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(Português) Mapas anuais do uso do solo disponíveis em dados abertos

qui, 12 de dezembro de 2019

Uma rede de organizações da sociedade civil, academia, empresas e instituições públicas que publica mapas anuais da cobertura e uso do solo. As informações geradas na rede são abertas e podem ser livremente acessadas por meio de uma plataforma online. O MapBiomas gera mapas anuais de todo o território brasileiro, da bacia amazônica e, desde o ano passado, do Grande Chaco Americano.

Por Yanina Paula Nemirovsky

O que é feito com o solo? Como se usa a terra depois de retirada sua vegetação original? Responder a estas pergunta é algo fundamental para qualquer atividade que implique pensar e planejar o território. O MapBiomas é uma iniciativa que busca essa resposta; gera mapas anuais que dão conta das transições na cobertura do solo.

A iniciativa teve início no Brasil com a aliança de organizações não governamentais, instituições públicas, acadêmicas e empresas que realizam um trabalho colaborativo de análise de imagens de satélite através da plataforma Google Earth Engine, um dos maiores catálogos de imagens de satélite e dados geoespaciais do mundo.

Essa análise, realizada com base em tecnologias de machine learning e big data, permite produzir mapas confiáveis e atualizados que são disponibilizados anualmente para o público de forma livre e gratuita em uma plataforma aberta. Dessa forma, é possível visualizar tudo o que acontece em um território com uma resolução de 30 metros desde 1985 até o presente.

Mapa Biomas do Brasil

O início

A iniciativa foi lançada no Brasil, em 2015, para obter informações precisas, atualizadas e de baixo custo sobre as mudanças no uso do solo. Essas mudanças são a principal fonte de emissões de gases de efeito estufa no Brasil.

Em anos anteriores, o SEEG (Sistema de Estimativa de Emissões de Gases de Efeito Estufa), iniciativa brasileira que realiza estimativas anuais das emissões de gases de efeito estufa do Brasil para todos os setores da economia, concluiu que as mudanças no uso do solo representavam cerca de três quartos do total de emissões no país.

Para realizar as estimativas, inicialmente foram utilizados dados sobre o desmatamento, mas quando a taxa caiu em meados de 2000, essas estimativas tornaram-se menos precisas. Por isso, foi necessário desenvolver outra estratégia que permitisse dar conta das emissões a partir de outras fontes de informação.

“Essa necessidade nos levou a buscar uma forma de obter dados sobre as mudanças no uso do solo para realizar esses cálculos”, disse Tasso Azevedo, engenheiro florestal e coordenador geral do MapBiomas. “São necessários muitos anos para elaborar os mapas do uso do solo. Eles eram realizados a cada dez anos. Além disso, fazer o mapa de um ano demandava 18 meses de trabalho e o custo era muito alto, porque eram necessárias muitas pessoas para fazer a interpretação”.

Tasso Azevedo, coordenador do MapBiomas. Foto: divulgação

Após oito meses de trabalho, o MapBiomas realizou a primeira coleção beta de mapas, além de uma sistematização completa da metodologia e das ferramentas desenvolvidas para gerar os mapas.

Atualmente, o MapBiomas já lançou quatro coleções de mapas anuais do Brasil, desde 1985 até 2018. Além disso, a metodologia foi implementada nos países da bacia amazônica e do Grande Chaco e em breve incluirá a Mata Atlântica com Paraguai e Argentina, de modo a completar a América do Sul.

No caso do Brasil, o MapBiomas já levantou toda a infraestrutura de transporte e energia do país, com rodovias, terminais, hidrelétricas, linhas de transmissão e outros. Todos esses dados podem ser obtidos para todos os municípios do Brasil, estados, unidades de conservação, territórios indígenas, biomas e inclusive bacias hidrográficas. Segundo Azevedo, “podemos contar qualquer história em uma escala de 30 metros”.

Rede de redes

José Norberto Volante, Coordenador de MapBiomas Gran Chaco Argentino

A grande diferença do MapBiomas é que ele não detecta apenas mudanças em regiões florestais. Cada nódulo da rede é responsável por mapear um território delimitado e o mapeamento requer o conhecimento e a presença de especialistas em campo para validar a interpretação das imagens. Isso significa que, em alguns casos, é necessário ir a campo e verificar se o que a imagem mostra corresponde à realidade.

Existem outras iniciativas de mapeamento do solo, como a Global Forest Watch, cujo objetivo é detectar focos de desmatamento e fazer diagnósticos sobre o estado do uso do solo no mundo. Entretanto, nesse sistema centralizado, a interpretação das imagens de todo o mundo é realizada por poucos profissionais situados nos Estados Unidos, Europa e China em contato com outros profissionais em nível local. “Esse sistema funciona bem para entender tendências globais. Existe a tentação de utilizar essas informações para fazer interpretações regionais e locais, mas esse sistema não funciona para isso. Quando visualizamos uma área em detalhe, percebemos que os erros aumentam”, destaca José Norberto Volante, graduado em Recursos Naturais, pesquisador do Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuária (INTA), na Argentina, e coordenador do MapBiomas no Grande Chaco argentino

A implementação do MapBiomas no Grande Chaco está relacionada a uma iniciativa global que busca evidenciar a produção de alimentos em relação à transformação do ecossistema. O Grande Chaco é a segunda maior área florestal na América do Sul, depois da Amazônia, e nos últimos anos se tornou um dos principais focos de desmatamento, especialmente a partir do boom de commodities agrícolas que aconteceu entre os anos 2000 e 2010.

“Quando o preço da soja subiu, muitas áreas de pasto foram ocupadas com soja e o gado passou a ocupar outras áreas. Isso significa que as mudanças no uso do solo aconteceram devido à pecuária, atividade que promovia o desmatamento, que por sua vez era empurrada pela soja”, destaca Volante

Em maio de 2019, foi publicada a primeira coleção de mapas de cobertura e uso do solo do Grande Chaco entre 2010 e 2017. Cada pixel, que representa um ponto do mapa de 30 por 30 metros, é interpretado e essa interpretação é validada por três especialistas independentes que conhecem o terreno. Dessa forma, é possível determinar se a interpretação está ou não correta, isto é, se o tipo de cobertura que foi designada a esse pixel corresponde à realidade. O processo de validação contempla ainda o nível de erro e isso faz parte das informações que são disponibilizadas ao público.

Mapa de pressões sobre o Chaco

“Quando iniciamos o projeto, assumimos o compromisso de criá-lo de tal forma que os métodos, os códigos e os produtos fossem disponibilizados ao público em uma lógica de open source. E os princípios são os mesmos: trabalhar com organizações locais, com computação em nuvem, tecnologias de machine learning e de forma colaborativa”, diz Azevedo. O MapBiomas Brasil já tem cerca de quatro mil usuários registrados na plataforma e existem cerca de cento e vinte grupos trabalhando com os dados em diferentes aplicações, que vão muito além dos cálculos de emissões por desmatamento.

Por exemplo, o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Doenças Tropicais (INCT-DT) utiliza os dados gerados pelo MapBiomas para saber como as mudanças no uso do solo afetam o habitat do macaco bugio, cuja mortalidade permite identificar as áreas de maior risco de febre amarela e, consequentemente, orientar as campanhas de vacinação. Este é apenas um dos vários exemplos de uso que se pode fazer dos dados sobre o uso do solo e o valor que eles têm para guiar o trabalho nos mais diversos setores.

A apropriação dos bens públicos

O MapBiomas abre a discussão sobre perguntas que, nas palavras de Voltante, são fundamentais: “Quem se apropria dos bens públicos? Quem toma a maior parte desses bens e o que é feito com eles? Essa será a discussão dos próximos 50 anos. Embora, na verdade, em toda a história da humanidade, a discussão sempre tenha sido essa”.

Para ter uma dimensão sobre o uso dos recursos naturais, o primeiro passo é dispor de dados que reflitam qualitativa e quantitativamente o que existe em um território e também o que é feito do que lá existe. “Qualquer atividade de planejamento, de discussão setorial envolve a cobertura e o uso do solo. E por trás disso está a questão de quem se apropria do quê. Estamos falando da apropriação dos recursos naturais”, disse Volante.

As informações sobre as mudanças no uso do solo são importantes para todos os tipos de atividades humanas: desde o uso para plantios até a localização de cidades.

Segundo Voltante, o que ficou mais evidente é o impacto público das ações privadas, ou seja, o que cada pessoa faz em sua residência tem um impacto na sociedade: gerar lixo, jogar um agente de contaminação pelo ralo, consumir energia, gás e água. Problemáticas como as mudanças climáticas estão evidenciando cada vez mais esse impacto.

Para isso, um trabalho constante de aprimoramento é necessário. Por exemplo, espera-se que, em alguns anos, a categoria “plantação” seja discriminada segundo o tipo de plantação. Isso permitirá saber o que se planta em um território e seu regime de rotação de maneira precisa; atualmente, essa informação só pode ser acessada por meio de estimativas. Nas palavras de Voltante: “Com esse sistema, queremos deixar cada vez mais claro o impacto das ações privadas no coletivo, pois isso leva à conscientização. Porque, sem dúvida, o trabalho é esse”.

Como são gerados os mapas do MapBiomas?

Para gerar uma coleção de mapas, o MapBiomas segue uma metodologia rigorosa que é adaptada ao contexto. Primeiramente, eles pegam todas as imagens livres de nuvens disponíveis para um ano, no caso do Brasil, em todo o território. Depois, são gerados índices que permitem analisar os diferentes aspectos da cobertura vegetal, solo nu, corpos de água, entre outros. A imagem do Brasil é composta a partir de 380 imagens LandSat (imagens de satélites da NASA operados pelo United States Geological Survey) formadas por milhões de pixels com resolução de 30 metros por 30 metros. No total, a imagem do Brasil é composta por mais de nove bilhões de pixels, sendo que cada um deles contém 105 camadas de informação. Esses pixels são a unidade de análise com a qual o MapBiomas trabalha.

Com todas essas informações, um mosaico é construído com as melhores informações disponíveis para o ano analisado. No caso do Brasil, foi gerada uma série histórica de 34 anos. Para cada mosaico de cada ano, o uso do solo é classificado segundo certas categorias, chamadas de classes. Para isso, utiliza-se um sistema de classificação automática chamado “Random Forest”, operado na Google Earth Engine e baseado em princípios de machine learning. O MapBiomas Brasil treina o algoritmo com amostras das informações que deseja classificar. A classificação de cada pixel é feita para cada um dos 34 anos.

Regras temporais de classificação são aplicadas para cada pixel para reduzir erros causados por diversos fatores, como por exemplo, excesso de nuvens, ausência de dados, aparição de mudanças impossíveis ou não permitidas (como transições anuais de floresta natural para plantação e depois para floresta natural). Na coleção 4, foram aplicadas mais de 100 regras temporais.

Uma vez elaborados os mapas de cobertura de cada classe para um mesmo ano, eles são unidos gerando um único mapa. Outras regras temporais e espaciais são aplicadas para reduzir erros que por ventura tenham sido produzidos como resultado do processo de montagem. Na última etapa, são realizadas as estimativas das estatísticas das transições sobre as mudanças nas coberturas do solo.

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