Este trabalho descreve o projeto WebMaps em desenvolvimento na UNICAMP, um esforço multidisciplinar envolvendo ciências agrárias e de computação , cujo objetivo é desenvolver uma plataforma baseada em serviços Web para o planejamento agro-ambiental.SBIAgro 2007

BARANAUSKAS, M. C. C.

LAMPARELLI, R. A. C.

LEITE, N. J.

MACARIO, C. G. do N.

MADEIRA, E. R. M.

MARTINS, E.

MEDEIROS, C. B.

ROCHA, J. V.

SENRA, R. D. A.

TORRES, R. da S.

ZULLO JUNIOR, J.

Portuguese

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Anais do 6º Congresso Brasileiro de Agroinformática – SBIAgro 2007, São Pedro, SP, Brasil, 8-11 outubro 2007,Embrapa Informática Agropecuária, p.326-330.MONITORAMENTO DE SAFRAS VIA WEB: UM CASO DE SUCESSO EM PESQUISA MULTIDISCIPLINAR CARLA GEOVANA DO NASCIMENTO MACÁRIO1RODRIGO DIAS ARRUDA SENRA2CLAUDIA BAUZER MEDEIROS3RUBENS AUGUSTO CAMARGO LAMPARELLI4JURANDIR ZULLO JUNIOR4JANSLE VIEIRA ROCHA 5EDMUNDO ROBERTO MAURO MADEIRA 3ELIANE MARTINS3MARIA CECÍLIA CALANI BARANAUSKAS 3NEUCIMAR JERÔNIMO LEITE 3RICARDO DA SILVA TORRES3 RESUMO: Este trabalho descreve o projeto WebMaps em desenvolvimento na UNICAMP, um esforço multidisciplinar envolvendo ciências agrárias e de computação, cujo objetivo é desenvolver uma plataforma baseada em serviços Web para o planejamento agro-ambiental. Requer pesquisa de ponta voltada à especificação e à implementação de software que combina dados de satélite, dados provenientes de sensores terrestres e dados de produção agrícola. Visa fornecer subsídios para  políticas públicas e tomada de decisões no planejamento agrícola. PALAVRAS-CHAVE: planejamento agrícola, sistema web, sensoriamento remoto.MONITORING CROP ON THE WEB: A SUCCESS CASE IN MULTIDISCIPLINARY RESEARCHABSTRACT: This paper describes the WEBMAPS project, a multidisciplinary project under development  at  UNICAMP. Its  goal is  to develop a  platform based on Web Services  for agricultural planning. It requires state of the out research in specification and implementation of software that combines satellite maps with data from surface sensors and from agricultural production. It aims to provide a decision support platform for public policies in agricultural planning.KEY-WORDS: agricultural planning, web systems, remote sensing1. INTRODUÇÃO O WebMAPS é um sistema baseado na  WEB Semântica  para  Monitoramento  Agrícola  e Previsão  de  Safras,  em  desenvolvimento  no  Laboratório  de  Sistemas  de  Informação  do Instituto  de  Computação  da  UNICAMP.  Visa  o  processamento  de  dados  científicos heterogêneos provenientes de diversas fontes, a partir da especificação de serviços Web que gerenciem estes dados. Seu objetivo final é o estabelecimento de uma plataforma base para a formulação, implementação e avaliação de políticas públicas de planejamento agrícola. Nessa  área  a  tomada  de  decisões  se  baseia  em  recursos  heterogêneos  distribuídos  em diferentes  organizações.  Dados  de culturas,  dados climáticos  e  provenientes  de  diferentes 1 Pesquisadora  Embrapa Informática Agropecuária, Doutoranda IC–Unicamp, E-mail: carlamac@ic.unicamp.br2 Doutorando, IC–Unicamp, E-mail: rsenra@acm.org3 Prof. Doutor, IC–Unicamp, E-mail: {cmbm, edmundo, eliane, cecilia, neucimar, rtorres}@ic.unicamp.br4 Pesquisador Doutor, CEPAGRI–Unicamp, E-mail: {rubens, jurandir}@cpa.unicamp.br 5 Prof. Doutor, FEAGRI–Unicamp, E-mail: jansle.rocha@agr.unicamp.br326Anais do 6º Congresso Brasileiro de Agroinformática – SBIAgro 2007, São Pedro, SP, Brasil, 8-11 outubro 2007,Embrapa Informática Agropecuária, p.326-330.tipos de sensores terrestres, mapas e, em especial, imagens de satélites, uma importante fonte de informação por apresentarem características de visão sinótica e imageamento temporal, são exemplos desses recursos. Para transformá-los em informação estratégica é necessário o seu processamento  por  uma  ou  mais  ferramentas  específicas,  o  que  constitui  uma  atividade bastante trabalhosa. Apesar de iniciativas que estão surgindo nos EUA (Jakubauskas et al., 2001) e na Europa (Lemoine e Kidd, 2007), há ainda uma enorme carência de ferramentas e sistemas computacionais que agilizem essas atividades. A originalidade do WebMAPS reside no fato de abordar não apenas problemas do domínio-alvo, mas também resolvê-los usando pesquisa de ponta em tecnologia de informação.O projeto,  que  teve  início  em 2003  apoiado  por  um edital  Universal  do  CNPq, envolve pesquisadores de três unidades da UNICAMP - do Instituto de Computação, da Faculdade de Engenharia Agrícola e do CEPAGRI (Medeiros et al.,  2005). Seus  resultados incluem um protótipo de sistema acessível pela Web, publicações e formação de 11 mestres e 2 doutores. Este  trabalho  descreve,  de  maneira  sucinta,  os  principais  objetivos  do  WebMAPS,  a metodologia de desenvolvimento adotada e os resultados e conclusões obtidos até o momento.2. OBJETIVOSO projeto WebMAPS pretende integrar, em rede, dados heterogêneos de diversas fontes e serviços Web para seu gerenciamento. Com isto, busca-se estabelecer uma plataforma base para a formulação, implementação e avaliação de políticas públicas de planejamento agrícola, compartilhando os dados produzidos com os diferentes perfis de usuários. Exemplos desses dados são: séries temporais de dados de clima, de solo e de produção, imagens de satélites e mapas processados, dentre outros, que permitirão acompanhar a evolução de fenômenos e safras.  Os  usuários-alvo  do  sistema  têm  vários  perfis:  cientistas  do  domínio,  agências governamentais, cooperativas e produtores agrícolas.3. MOTIVAÇÃOO sistema é motivado pela necessidade da tomada de decisões tanto no âmbito governamental (apoio a políticas agrícolas) quanto no de cooperativas agrícolas e agronegócios. O diferencial deste projeto em relação a iniciativas internacionais de natureza semelhante são: (1) ênfase em pesquisa  multidisciplinar  em Computação  aplicada  a  Ciências  Agrárias  -  na  maioria  das iniciativas, a pesquisa é centrada no último domínio e apenas utiliza recursos da Tecnologia da Informação; (2) adequação ao contexto geográfico brasileiro, com forte ênfase em dados obtidos via sensores; (3) utilização de novos resultados de pesquisa sobre a Web Semântica; (4) exploração, em tempo real, do conteúdo de imagens, e não apenas de dados textuais; (5) consideração de aspectos de interação humano-computador.Esta  variedade  de objetivos  e  pontos  de  vista  mostra  a  complexidade  do problema,  e  ao mesmo tempo justifica a sua inserção em projetos de ampla envergadura. A colaboração entre grupos  distintos  por  meio  de  dados  geográficos  (Maceachren  e  Brewer  2004)  é  uma das grandes motivações neste desenvolvimento.  A metodologia integrada poderá ser estendida para abranger outros países, como por exemplo na parceria já estabelecida com a Alemanha ou com outros cientistas da América do Sul. 4. MATERIAL E MÉTODOSA especificação e o desenvolvimento do WebMAPS envolve pesquisa multidisciplinar.  Do lado computacional, estão sendo estudados pontos em aberto nas áreas de grandes bancos de dados  multimídia  e  algoritmos  para  manipulá-los,  engenharia  de  software  de  grandes sistemas,  processamento  digital  de  imagens,  redes  de  alto  desempenho,  e  interfaces multimodais.  Do  lado  de  Ciências  Agrárias,  os  estudos  vêm  envolvendo  aspectos  de 326Anais do 6º Congresso Brasileiro de Agroinformática – SBIAgro 2007, São Pedro, SP, Brasil, 8-11 outubro 2007,Embrapa Informática Agropecuária, p.326-330.sensoriamento  remoto,  desenvolvimento  de  novas  metodologias  de  previsão  de  safra, especificação de novos métodos e ferramentas de apoio a decisão no domínio agrícola, dentre outros. A própria diversidade de perfis de usuários vem exigindo pesquisa de pontas. A  metodologia  básica  adotada  no  projeto  vem  seguindo  o  ciclo  estabelecido  dentro  da Engenharia  de Software para desenvolvimento de sistemas,  ou seja,  análise  de requisitos, especificação de módulos, especificação de casos teste, desenvolvimento, testes com usuários e retorno à especificação de requisitos. Todo o trabalho vem sendo acompanhado por reuniões mensais dos participantes, envolvendo inclusive usuários externos (por exemplo, especialistas de  cooperativas  agrícolas).  O  processo  vem  também  seguindo  passos  preconizados  pela Semiótica  Organizacional,  que  dirigiu  o  levantamento  de  requisitos  e  todas  as  etapas subseqüentes  (Schimiguel  et  al.,  2004)  e  envolve  metodologias  de  teste  de  desempenho (Torres Zenteno et al 2006), com ênfase em serviços Web (Bussler et al., 2002). Outros resultados do trabalho envolvem cadeias produtivas (Bacarin et al., 2004; Kondo et al., 2007)  e  workflows (Fileto  et  al.,  2003).  A ênfase  em aspectos  de  sensoriamento  remoto também é inovadora, envolvendo séries de imagens de satélite (Lunetta et al., 2003). Essas imagens podem ser apresentadas em bandas individuais ou em índices de vegetação, como  o NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), que é calculado pela diferença de valores de reflectância das bandas Infravermelho (IV) e Vermelho (V) e normalizado pela soma dos valores de reflectância destas duas bandas. O índice permite avaliar as condições da biomassa de  uma  cultura  constituindo-se  numa  ferramenta  extremamente  útil  na  geração  de informações.  A  informação,  traduzida  na  forma  de  curva  espectral  do  NDVI,  pode  ser comparada  com curvas de outros  períodos no sentido de determinar o comportamento  da biomassa. A diferença de deslocamento entre as curvas pode significar, um desenvolvimento bom ou ruim. Este perfil pode também ser comparado com perfis de temperatura, de chuva e com outros  dados meteorológicos  que possam explicar  o  fenômeno “ciclo  da cultura”.  A cultura que foi monitorada e serviu de base para a geração das curvas NDVI foi a cana-de-açúcar, plantada na região de Piracicaba/SP.Para geração dos perfis  de NDVI foram utilizadas imagens do sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)  com resoluções:  espacial  de 250 metros,  temporal diária, radiométrica 16 bits e espectral de 36 bandas. O sensor faz parte do programa Earth Observing System (EOS) da NASA (National Aerospace and Space Administration) e está colocados nos satélites Terra e Aqua.5. RESULTADOS E CONCLUSÕESEste projeto vem sendo desenvolvido há quatro anos na UNICAMP rendendo vários frutos. Atualmente  encontra-se  disponível  uma  versão  do  sistema  que  permite  o  cadastro  de propriedades, talhões e culturas, além de algumas consultas.  A figura 1 ilustra o resultado de uma consulta  on-line ao sistema WebMAPS, na Web. Ela mostra a evolução, ao longo do tempo,  dos  valores  NDVI  de  uma  região  selecionada  pelo  usuário.  Este  exemplo,  cujos parâmetros foram as coordenadas da região e um intervalo de tempo (jan. 2001 a jan. 2003), usou como base um conjunto de 100 imagens MODIS das regiões Sul e Sudeste do Brasil. Para o usuário, a curva indica para o usuário o comportamento da cultura (no caso, cana) naquela região ao longo daquele período. Este comportamento pode ser relacionado a coletas obtidas para fenômenos associados (chuva, temperatura) e à produtividade da cultura para a mesma região e período. Isto permite diferentes ações aos usuários,  dependendo do perfil (agricultor, agência governamental, pesquisador): • monitorar o comportamento da cultura na região, cotejando-o com outros períodos e outras regiões;• fazer previsão de produção futura;326Anais do 6º Congresso Brasileiro de Agroinformática – SBIAgro 2007, São Pedro, SP, Brasil, 8-11 outubro 2007,Embrapa Informática Agropecuária, p.326-330.• estabelecer políticas de gerenciamento agrícola para a região;desenvolver  novos modelos  de avaliação de produção a partir  de dados de sensoriamento remoto.Já do ponto de vista da Computação, a cópia de tela corresponde à materialização, via código, de vários aspectos de pesquisa de ponta, ressaltando-se: • integração de pesquisa em processamento de imagens de satélite e bancos de dados geográficos, para grandes volumes de dados heterogêneos;• implementação de novos métodos de teste de software para a Web, com ênfase em distribuição, confiabilidade e tolerância a falhas;• projeto de interface de software geográfico para a Web;• aplicação de metodologias de engenharia de software e semiótica ao desenvolvimento e integração de software centrados em cooperação;• uso de técnicas e padrões da Web semântica para a interoperabilidade. Figura 1 – Resultado de consulta no WebMAPSAlém  do  software  (protótipo  Web),  houve  várias  publicações  (10  artigos  revistas internacionais, 25 artigos em congresso - 10 internacionais) e a formação de 11 mestres e 2 doutores em Computação e em Ciências Agrárias.O projeto é apoiado por editais do CNPq (2003 a 2006 e 2006 a 2008) e, em 2007, por um financiamento Brasil – Alemanha, aprovado dentro de um acordo bilateral. Isto permitirá a utilização de software desenvolvido na Alemanha, com padrões usados em todo o mundo, para gerenciamento das imagens. Da mesma forma, os parceiros do lado europeu poderão usar os algoritmos e métodos sendo desenvolvidos no Brasil.Além dos resultados de pesquisa e formação de recursos humanos, o projeto visa produzir tecnologia de informação para apoio a políticas agrícolas.  Portanto,  servirá,  dentre outros, como  base  para  agilizar  a  tomada  de  decisões  ligadas  a  atividades  como:  planejamento agrícola,  monitoramento  e  planejamento  de  operações  agrícolas  e  gerenciamento  de agronegócios Consolidará, também, o domínio da área de desenvolvimento de ferramentas para  apoio  à  decisão  voltadas  a  agricultura,  o  que  resultará  em  maior  independência tecnológica, com conseqüente aumento de competitividade das soluções desenvolvidas. 326Anais do 6º Congresso Brasileiro de Agroinformática – SBIAgro 2007, São Pedro, SP, Brasil, 8-11 outubro 2007,Embrapa Informática Agropecuária, p.326-330.6. AGRADECIMENTOSOs autores agradecem às agências FAPESP, CNPq e CAPES pelo financiamento parcial do trabalho.7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASBACARIN, E.;  C.  B.  MEDEIROS;  E.  MADEIRA.  A collaborative  model  for  agricultural  supply chains. In: COOPIS 2004, Proceedings..., v. LNCS 3290, p. 319-336, 2004.BUSSLER, C.; FENSEL, D.; MAEDCHE. A. 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In:  3rd INTERNATIONAL CONFERENCE ON WEB INFORMATION SYSTEMS AND TECHNOLOGIEs (WEBIST), Proceedings..., Barcelona, Spain, mar. 2007.LUNETTA, R.; JOHNSON, D.; LYON, J.; CROTWELL, J. Impacts of imagery temporal frequency on landcover change detection monitoring.  Remote Sensing and Environment, v. 89, n. 4, p. 444-454, fev. 2003.MACEACHREN  A.  M;  BREWER.  I.  Developing  a  conceptual  framework  for  visually-enabled geocollaboration.  International Journal of Geographical Information Science, v.18, n. 1, p. 1-34, 2004.MEDEIROS,  C.  B.;  CROSTA,  A.  P.;  LAMPARELLI,  R.;  ROCHA,J.  ;  SOUZA FILHO,  C.  R.; ZULLO, J.  Remote sensing research at the State University of Campinas, Brazil.  IEEE Geoscience and Remote Sensing Newsletter, n. 135, p. 11-16, jul. 2005 (artigo convidado).SCHIMIGUEL, J., BARANAUSKAS, M. C.; MEDEIROS, C. B. Investigando aspectos de interação em  aplicações  sig  na  web  voltadas  ao  dominio  agricola.  In:  VI  SIMPÓSIO  SOBRE  FATORES HUMANOS EM SISTEMAS COMPUTACIONAIS- IHC 2004. Anais... , Curitiba, PR, out. 2004.TORRES-ZENTENO,  A.;  MARTINS,  E.;  TORRES,  R.  S.;  CUARESMA,  M.  J.  E.  Teste  de desempenho em aplicacoes SIG Web. In: IX WORKSHOP IBEROAMERICANO DE INGENERIA DE REQUISITOS Y AMBIENTES DE SOFTWARE - IDEAS, Proceedings...,  La Plata, Argentina, abr. 2006 (in Portuguese).326

Monitoramento de safras via Web: um caso de sucesso em pesquisa multidisciplinar.

https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/9584/1/MonitoramentosafrasSBIAgro2007.pdf

Monitoramento de safras via Web: um caso de sucesso em pesquisa multidisciplinar.

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