Remote sensing and radiometric techniques applied to vineyards in two regions of Rio Grande do Sul, Brazil

A observação da Terra por satélites tem demonstrado a possibilidade de estabelecer diferenças entre espécies de plantas através do estudo de suas feições espectrais. O espectro de reflectância das videiras segue esta tendência, demonstrando a viabilidade de identificar vinhedos em imagens de satélite entre outros tipos de vegetação. Entretanto a distinção entre cultivares de videira, ainda é investigada. Tal estudo foi conduzido neste trabalho, utilizando imagens de satélite multiespectral de dois diferentes terroirs no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Informações espectrais de 13 cultivares de videiras (Cabernet Sauvignon, Merlot, Semillon, e outras), foram extraídas de imagens coletadas pelo sensor ASTER a bordo do satélite Terra, com 9 bandas e resoluções de 15m no visível e 30m no infravermelho. Medidas radiométricas em campo foram realizadas, provendo informações espectrais adicionais. Para o terroir com videiras em espaldeira (cultivo em fileiras), espectros de nove pontos foram construídos, sendo cada um a média de três medidas, para cada uma das variedades estudadas. Estes espectros foram obtidos a partir das intensidades normalizadas para as 9 bandas, apresentando comportamento polinomial. O outro terroir , distante 500km, apresenta vinhedos pequenos cultivados no estilo tradicional de latada (horizontal). Alguns pontos observados são: Medidas de campo são compatíveis com os dados orbitais; Espectro de uma variedade medido em três diferentes áreas, são mutuamente consistentes; É possível através de imagens de satélite, identificar as variedades a partir de suas respectivas equações; A informação espectral é coerente entre ambos terroirs . Conclui-se que imagens de satélite com resolução média (pixel 15-30m), especialmente no infravermelho, são ferramentas valiosas para medidas de superfície e identificação de cultivares de uva, levando a múltiplas aplicações, entre elas a viticultura de precisão.The observation of Earth by satellites has demonstrated the feasibility of establishing differences between plant species, from their spectral features. The reflectance spectrum of vine plants follows this trend, being possible to identify vineyards in satellite images, among other species. However, identification at grape variety level is still to be investigated. This was presently addressed, using satellite multi-spectral images of two terroirs at Rio Grande do Sul State, Brazil. Spectral informations for 13 grape varieties (Cabernet Sauvignon, Merlot, Semillon, and others) were extracted from images collected by the ASTER sensor aboard Terra satellite, at 9 bands, with resolutions of 15 m at visible and 30 m at infrared. Field, radiometric measurements provided additional spectra. For one terroir, with vines in rows, 9-points spectra were constructed, each being the average of three plots of a given variety. These spectra are either polynomials, or sets of normalized intensities for the 9 bands. The other terroir, 500 km apart, has smaller plots in the traditional pergola style. Results point that: field measurements are compatible with orbital data; spectra for one variety, taken from three different plots, are mutually consistent; it is possible, from satellite images, to identify varieties, from their respective equations; the spectral information is coherent between both terroirs. It is concluded that middle resolution satellite images (pixel 15- 30m), specially at infrared, are a valuable tool for surface measurements and grape variety identification, leading to multiple applications, including precision viticulture