RAVI - Análise Remota de Índices de Vegetação

RAVI é um plugin para QGIS projetado para se integrar ao Google Earth Engine (GEE), permitindo o processamento e a visualização simplificada de dados geoespaciais proveninetes do catálogo de reflectância de superfície harmonizada dos satélites da missão Copernicus Sentinel-2. O plugin suporta cálculos de índices de vegetação, visualização e download de imagens multiespectrais. Esses recursos o tornam uma ferramenta para estudantes, pesquisadores, agricultores e profissionais que trabalham com agricultura, monitoramento de terras ou gestão ambiental.

Principais Funcionalidades

  • Integração com o Earth Engine: Autenticação, processamento direto e visualização de dados do Sentinel-2 no QGIS.
  • Cálculos de Índices de Vegetação: Suporte a índices como NDVI, EVI, SAVI e GNDVI, em datas datas específicas ou agregados em composições sintéticas.
  • Análise de Séries Temporais: Geração de séries temporais, integração de dados de precipitação da NASA POWER e suavização com filtros de Savitzky-Golay.
  • Visualização Interativa: Criação de gráficos interativos, estilização de raster e opções de exportação.

Instalação

Para instalar o RAVI:

  1. Abra o QGIS e navegue até o menu Plugins.
  2. Selecione Gerenciar e Instalar Plugins.
  3. Na aba "Todos", pesquise por "RAVI", selecione-o e clique em Instalar.
  4. Certifique-se de que o RAVI está marcado na lista de plugins instalados.
  5. IMPORTANTE: Reinicie o QGIS.

Guia passo a passo

Passo 1: Autenticação

Janela de autenticação do plugin RAVI
  • Se você não tem uma conta no Google Earth Engine, pode criar uma e registrar um projeto aqui.
  • Abra o Editor de Código do Google Earth Engine para encontrar seu ID do projeto.
  • Você também pode encontrar o ID do projeto no Console do Google Cloud na seção "Informações do Projeto".
  • Após inserir seu ID do projeto, clique em Configurar Autenticação.
  • Autorize o plugin a acessar sua conta do Earth Engine.

Passo 2: Selecionar a pasta de saída

Diálogo de seleção de pasta para saída

Escolha a pasta onde deseja salvar os arquivos de saída.

Passo 3: Carregar e selecionar a área de interesse (AOI)

Seleção de AOI a partir de um shapefile
  • Selecione uma AOI carregando um arquivo shapefile ou GeoJSON.
  • Certifique-se de que a geometria é válida (apenas Polygon ou MultiPolygon).
  • Adicione uma camada do Google Maps ao canvas do QGIS para melhor visualização e contexto.
  • Use o botão Construir área de interesse a partir da extensão do mapa para gerar automaticamente uma nova AOI com base na extensão atual da tela.

Passo 4: Definir o intervalo de tempo para busca de imagens

Interface de seleção de data para intervalo de tempo

Defina um intervalo de tempo personalizado ou selecione um sugerido.

Passo 5: Selecionar o índice de vegetação para análise de séries temporais

Menu suspenso para seleção de índice de vegetação

Escolha o índice de vegetação que deseja analisar a partir do menu.

Passo 6: Filtro de sobreposição de imagens

Interface para definir filtro de sobreposição de imagens

Utilize o filtro de sobreposição para ajustar a seleção de imagens conforme os requisitos da sua análise.

Passo 7: Buffer de AOI

Interface para definir buffer da AOI

Configure o Buffer conforme os requisitos da análise.

Passo 8: Filtro de porcentagem de pixels nublados

Interface para configurar filtro de porcentagem de pixels nublados

Configure o filtro de conforme os requisitos da análise.

Passo 9: Filtro de porcentagem de pixels válidos

Interface para configurar filtro de porcentagem de pixels válidos

Configure o filtro conforme os requisitos da análise.

Painel

1. Gráfico de Séries Temporais

Gráfico interativo de séries temporais
  • Visualize a série temporal do índice de vegetação sobre a AOI definida.
  • Coloque o cursor sobre o gráfico para ver valores e datas específicos para uma análise detalhada.

2. Carregar Camada RGB (Foco em um Dia)

Visualização de camada RGB no QGIS

Carregue e exiba uma camada RGB para uma data específica para analisar a aparência visual da área. Todas as bandas espectrais são baixadas, e os números das bandas correspondem às bandas do Sentinel-2 conforme listado abaixo:

Informações das Bandas do Sentinel-2
Nome da Banda Sentinel-2 Número da Banda no QGIS Comprimento de Onda (nm) Resolução Espacial (m)
Banda 1 (Aerossol Costeiro) 1 443 60
Banda 2 (Azul) 2 490 10
Banda 3 (Verde) 3 560 10
Banda 4 (Vermelho) 4 665 10
Banda 5 (Borda Vermelha da Vegetação) 5 705 20
Banda 6 (Borda Vermelha da Vegetação) 6 740 20
Banda 7 (Borda Vermelha da Vegetação) 7 783 20
Banda 8 (NIR) 8 842 10
Banda 8A (Borda Vermelha da Vegetação) 9 865 20
Banda 9 (Vapor d'água) 10 945 60
Banda 11 (SWIR) 11 1610 20
Banda 12 (SWIR) 12 2190 20

Nota sobre a Banda 10

Observe que a Banda 10 (SWIR - Cirrus) não está disponível no catálogo de Reflectância de Superfície (SR) harmonizada do Sentinel-2. Esta banda é usada principalmente para detecção de nuvens cirrus e é excluída do conjunto de dados SR devido à sua aplicabilidade limitada na análise de superfície.

3. Carregar Camada de Índice (Foco em um Dia)

Visualização de camada de índice de vegetação no QGIS

Carregue e exiba uma camada de índice de vegetação para uma data específica.

4. Carregar Camada de Índice (Sintética)

Visualização de camada de índice de vegetação composta

Gere e exiba uma imagem sintética baseada no índice de vegetação selecionado e na métrica definida pelo usuário. A imagem sintética é gerada com base em todas as imagems que compoem a série temporal. As imagens são sobrepostas e cada pixel resultante representa a métrica definida para o índice de vegetação selecionado. Utilize a ferramenta de remoção de data para remover uma data indesejada ou filtrar períodos específicos antes de gerar a imagem sintética.

5. Ferramenta de Remoção de Data

Interface da ferramenta de seleção de data
  • Use a ferramenta de remoção de data para filtrar e selecionar datas e periodos específicos para análise.
  • A ferramenta atualiza o gráfico de séries temporais.
  • IMPORTANTE: Imagens sintéticas são baseadas em todas as datas atualmente selecionadas.

6. Filtro Savitzky-Golay

Interface de configurações do filtro Savitzky-Golay

Aplique o filtro de Savitzky-Golay para suavizar os dados de séries temporais e aprimorar a análise de tendências. Ajuste a ordem do polinômio e o tamanho da janela conforme necessário.

7. Opções de Salvamento

Interface de opções de salvamento Opções de salvamento para download de imagem Opções de salvamento para download de planilha

Salve os dados da série temporal em formato CSV. Para salvar a série como imagem, abra-a no navegador para habilitar a opção de download.

8. Precipitação NASA POWER

Visualização de dados de precipitação NASA POWER

Adicione dados mensais de precipitação do NASA POWER para comparações entre variáveis. Salve os dados em formato CSV.

9. Executar Nova Série

Interface para executar nova série rapidamente

Execute rapidamente uma nova análise de série temporal alterando a Área de Interesse (AOI), o índice de vegetação ou o intervalo de tempo.

10. Limpar Camadas

Botão para limpar todas as camadas

Limpe todas as camadas carregadas do painel para iniciar uma nova análise ou para organizar o espaço de trabalho.

11. Points Analysis

Points Analysis

Realize a análise de séries temporais de pontos (pixel único). Observe que o ponto mais recente adicionado aparece por último no rótulo do gráfico. Observe que a cor dos pontos no mapa e a cor linhas no gráfico NÃO estão relacionados.

12. MultiPolygon Analysis

MultiPolygon Analysis

Realize a análise de séries temporais de MultiPolígono.

Solução de Problemas

  • Problema: Erro módulo 'ee' não encontrado (Google Earth Engine Python API não instalado)

    Solução: Abra o OSGeo4W Shell (encontrado no menu Iniciar do Windows) e execute o seguinte comando:

    pip install earthengine-api

    Após a instalação, reinicie o QGIS.

  • Problema: Falha na Autenticação do Earth Engine

    Solução: Verifique se você seguiu todos os passos e atende aos requisitos explicados na aba "Autenticação" do RAVIDialog.

  • Problema: Erros relacionados à Área de Interesse (AOI)

    Solução: Certifique-se de que:

    • O arquivo da AOI é um arquivo vetorial válido (Shapefile, GeoJSON, etc.).
    • O arquivo da AOI não está corrompido.
    • O arquivo da AOI possui um Sistema de Referência de Coordenadas (CRS) adequado. Recomendamos usar EPSG:4326.

Relatar Problemas

Se encontrar problemas ou tiver sugestões, abra uma issue na seção de GitHub Issues.

Repositório

Visite o repositório no GitHub.

Licença

RAVI é licenciado sob a GNU General Public License v2.0 ou superior. Consulte o arquivo LICENSE para mais detalhes.

Sobre o Autor

O plugin RAVI foi desenvolvido por Caio Arantes, estudante de Engenharia Agrícola entusiasta de agricultura de precisão e geotecnologia, como parte de seu trabalho de conclusão de curso.

Sinta-se à vontade para entrar em contato se tiver alguma dúvida.

📧 Email: caiosimplicioarantes@gmail.com
🔗 LinkedIn: linkedin.com/in/caioarantes
💻 GitHub: github.com/caioarantes

Orientadores

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