Spectral Characterization of Avocado Persea Americana Mill. Cv. Hass Using Spectrometry and Imagery from the Visible to Near-Infrared Range Translated title: Caracterización espectral de aguacate Persea americana Mill cv. Hass empleando espectrometría e imágenes en el rango visible a infrarrojo cercano

Abstract

Abstract Remote sensing technologies, such as spectral imaging, have great potential for crop monitoring. Spectral systems measure the energy reflected and emitted by a surface, typically between the visible and near-infrared regions of the electromagnetic spectrum. This paper presents a spectral characterization of avocado (Persea americana Mill. cv. Hass) using spectrophotometry and spectral imaging. The study uses data from four avocado farms, which were collected in situ using spectrometers and GreenSeeker sensors and remotely using satellites such as Landsat 8 and Sentinel 2. The spectral signatures captured by the in situ and remote sensors were compared and subsequently related to vegetation indices. Spectrometry revealed differences between young and mature leaves, particularly in the 480 nm to 650 nm region of the spectrum, which showed color changes in young avocado leaves. The analysis of satellite data highlighted significant differences between Sentinel 2 and Landsat 8 spectral signatures. These differences are likely due to several factors, including collection date, preprocessing, and spatial resolution of the data. Finally, the vegetation indices derived from in situ and satellite measurements displayed different scales. For in situ data, the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) values were around 0.9 for the spectrometers and 0.7 for the GreenSeeker sensors. However, the NDVI values derived from satellite data were around 0.4 for Sentinel 2 and 0.3 for Landsat 8.

Translated abstract

Resumen Las tecnologías de la percepción remota, como las imágenes espectrales, tienen un gran potencial para el monitoreo de los cultivos. Los sistemas espectrales miden la energía reflejada y emitida de una superficie, usualmente entre los rangos visible e infrarrojo cercano del espectro electromagnético. Este artículo tuvo como objetivo presentar una caracterización espectral del aguacate Persea americana Mill cv. Hass utilizando espectrofotometría e imágenes espectrales. El estudio usó datos in situ capturados con espectrómetros y GreenSeeker, y datos remotos capturados por sensores en satélites como Landsat 8 y Sentinel 2. Lo anterior se hizo sobre cuatro unidades productivas de aguacate. En primer lugar, se compararon la forma de las firmas espectrales captadas por los sensores in situ y remotos, y después se relacionaron con los índices de vegetación. A partir de la espectrometría, se establecieron diferencias entre las hojas jóvenes y las hojas desarrolladas o maduras, principalmente entre 480 nm y 650 nm. Esta región del espectro muestra los cambios de color presentes en las hojas jóvenes del aguacate. A partir de los datos de satélite, la firma espectral presenta diferencias significativas entre Sentinel 2 y Landsat 8. Los resultados mostraron que estas diferencias se derivan de varios factores, como la fecha de adquisición, el preprocesamiento y la resolución espacial. Por último, los índices de vegetación procedentes de mediciones in situ y por satélite evidenciaron escalas diferentes. El índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés) para los datos in situ tiene valores alrededor de 0.9 y 0.7 para el espectrómetro y el GreenSeeker, respectivamente. Sin embargo, el NDVI derivado de los datos satelitales está alrededor de 0.4 para Sentinel 2 y 0.3 para Landsat 8.