A Review of Crop Water Stress Assessment Using Remote Sensing

Resumo

Atualmente, o mundo enfrenta alta concorrência e riscos de mercado na melhoria da produtividade, doenças nas culturas e estresse hídrico nas culturas. Isso poderia ser potencialmente resolvido por avanços tecnológicos na forma de sistemas de precisão, melhorias na produção e pela garantia da sustentabilidade do desenvolvimento. Nesse contexto, os sistemas de sensoriamento remoto estão totalmente equipados para abordar a avaliação complexa e técnica da produção, segurança e estresse hídrico nas culturas de forma fácil e eficiente. Eles fornecem soluções simples e oportunas para um conjunto diversificado de zonas ecológicas. Esta revisão crítica destaca novos métodos para avaliar o estresse hídrico nas culturas e sua correlação com certos parâmetros mensuráveis, investigados usando sistemas de sensoriamento remoto. Por meio de um exame da literatura, tecnologias e dados anteriores, revisamos a aplicação de sistemas de sensoriamento remoto na análise do estresse hídrico nas culturas. Inicialmente, o estudo apresenta a relação do conteúdo relativo de água (RWC) com a espessura equivalente de água (EWT) e o estresse hídrico na cultura devido à umidade do solo. A evapotranspiração e a fluorescência da clorofila induzida pelo sol são então analisadas em relação ao estresse hídrico nas culturas usando sensoriamento remoto. Por fim, o estudo apresenta diversas tecnologias de sensoriamento remoto utilizadas para detectar o estresse hídrico nas culturas, incluindo sistemas de sensoriamento óptico, sistemas de sensoriamento termométrico, sistemas de sensoriamento da temperatura da superfície terrestre, sistemas de sensoriamento multiespectral (espacial e aéreo), sistemas de sensoriamento hiperespectral e o sistema de sensoriamento LiDAR. O estudo também apresenta as perspectivas futuras dos sistemas de sensoriamento remoto na análise do estresse hídrico nas culturas e como eles podem ser aprimorados.

Abstract

Currently, the world is facing high competition and market risks in improving yield, crop illness, and crop water stress. This could potentially be addressed by technological advancements in the form of precision systems, improvements in production, and through ensuring the sustainability of development. In this context, remote-sensing systems are fully equipped to address the complex and technical assessment of crop production, security, and crop water stress in an easy and efficient way. They provide simple and timely solutions for a diverse set of ecological zones. This critical review highlights novel methods for evaluating crop water stress and its correlation with certain measurable parameters, investigated using remote-sensing systems. Through an examination of previous literature, technologies, and data, we review the application of remote-sensing systems in the analysis of crop water stress. Initially, the study presents the relationship of relative water content (RWC) with equivalent water thickness (EWT) and soil moisture crop water stress. Evapotranspiration and sun-induced chlorophyll fluorescence are then analyzed in relation to crop water stress using remote sensing. Finally, the study presents various remote-sensing technologies used to detect crop water stress, including optical sensing systems, thermometric sensing systems, land-surface temperature-sensing systems, multispectral (spaceborne and airborne) sensing systems, hyperspectral sensing systems, and the LiDAR sensing system. The study also presents the future prospects of remote-sensing systems in analyzing crop water stress and how they could be further improved.