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Universidade Federal de Goiás
Matéria lapig

Tecnologia para reencontrar o mundo

Criada em 30/10/19 15:24. Atualizada em 05/11/19 16:51.

Do monitoramento de biomas à educação, sensoriamento remoto permite novas relações com a espacialidade

Reportagem: Gustavo Motta

Produção audiovisual: TV UFG

Mapas: Atlas das Pastagens Brasileiras

Podcast: Isaura Carrijo - Rádio Universitária

Edição: Kharen Stecca

Fotos: Carlos Siqueira

Produção gráfica: Fred Aldama

 

“O mundo é diferente da ponte pra cá”, cantam os Racionais Mc’s. Foi com objetivo de ajudar a refletir sobre a relação humana com a espacialidade que criamos uma playlist especial. Entre versos que destacam a beleza da Terra vista de cima (“Discovery”, interpretada por Marina Machado e Milton Nascimento), a apresentação de um futuro distópico no qual seremos vigiados por satélites ("Electric Eye", Judas Priest) e referências a mundos fictícios da literatura (“Ramble On”, do Led Zeppelin), trazemos composições que adicionam diferentes abordagens ao tema da matéria especial. Bom som e boa leitura!

 

Uma busca pelo Google Maps e encontramos o que para muitos é o lugar mais confortável do mundo: a nossa casa. Navegando, ainda alcançamos os nossos espaços de trabalho e estudo. Mas essas imagens não são apenas pixels posicionados de acordo com latitudes e longitudes. São representações de um mundo que nos cerca, visto de modo diferente: de cima. E quando o encaramos assim, percebemos como o reconhecível se torna outro. Sobre isso cantou o músico pernambucano Lula Queiroga: “Subir a montanha mais alta pra ver/ A estrada e o rio/ Do tamanho de um fio de cabelo”. Regravada com interpretação de Marina Machado e Milton Nascimento, a canção “Discovery” ilustra o deslumbre de quem vê tudo de cima pela primeira vez. De quem redescobre seu espaço e repensa os sentidos em sua relação com o mundo.

Sentidos cada vez mais mediados pelo uso das tecnologias. A estudante Bruna Pires, 16, dá um exemplo: “se você tiver acesso à internet e precisar ir a um lugar onde nunca foi antes, basta digitar o endereço no local para ter uma noção de como chegar lá”. Mais que imagens vistas de cima, serviços com imagens de satélite disponibilizam informações sobre trânsito, linhas de transporte coletivo, pontos de comércio, e fotos compartilhadas por usuários. Algumas plataformas também possibilitam simular uma caminhada por espaços públicos. Outra utilidade do mapeamento virtual é o uso de aplicativos para transporte particular e delivery de comida, pelos quais é possível solicitar um serviço e monitorar a trajetória do automóvel que realiza a viagem ou entrega.

Essa experiência é possível porque existe um conjunto de técnicas e procedimentos para a representação da superfície terrestre e a coleta de dados sem necessidade de deslocamento humano, o chamado “sensoriamento remoto”. Esses dados são armazenados, tratados e disponibilizados em Sistemas de Informações Geográficas (SIG), que utilizam imagens fotografadas por satélites. Em Goiás, o Laboratório de Processamento de Imagens e Geoprocessamento da Universidade Federal de Goiás (Lapig/UFG) se destaca na criação e organização de dados geográficos voltados ao monitoramento dos biomas brasileiros - e suas paisagens, naturais ou ocupadas. Assim, além de ser útil ao nosso cotidiano, essa tecnologia fornece dados que auxiliam na elaboração de políticas ambientais e enriquecem a discussão pública sobre expansão urbana e agropecuária, uso dos recursos naturais, desmatamento e preservação do meio ambiente.

Inteligência Artificial e armazenamento

Uma das atividades desempenhadas pelo Lapig é o monitoramento da ocupação humana no Cerrado. A coordenadora do laboratório, professora Elaine Barbosa da Silva, lembra que inicialmente os recursos eram limitados: “em 2005, começamos a utilizar imagens gratuitas de um sensor chamado Modis (em português, Espectrorradiômetro de Imagem de Resolução Moderada), que não conseguia captar bem as áreas com pequenos desmatamentos devido à baixa resolução”. Embora apresente limitações para mapear pequenas áreas, o sensor ainda está em atividade e detectou queimadas recentes na Amazônia.

De olho na Amazônia 1

Contudo, à medida que a degradação do bioma se tornou tema recorrente na imprensa, o Lapig aprimorou técnicas de monitoramento e obteve apoio financeiro para o uso de imagens com melhor resolução, estabelecendo parcerias com o Governo Federal, a Organização Não Governamental WWF Brasil, além de instituições internacionais, como a Nasa e a Google. “Temos investido em programação computacional para o aprimoramento dos nossos sistemas e no uso de Inteligência Artificial (IA) para automatizar a obtenção de dados”, adiciona a coordenadora.

Leandro Parente é um dos pesquisadores do laboratório. Com bacharelado em Ciências da Computação, o acadêmico fez mestrado em Ciências Ambientais e tem atuado no desenvolvimento de aplicações para mapeamentos em web. Conforme Leandro, um dos diferenciais da IA é o chamado “aprendizado de máquina”, que consiste na capacidade que uma tecnologia tem para analisar imagens e obter resultados por conta própria. 

“Mais recentemente, temos atuado com as chamadas ‘Redes Neurais Profundas’ - algoritmos sofisticados que utilizam uma grande capacidade de processamento para atingir resultados mais satisfatórios nos índices de exatidão em nossos mapas”. Como os neurônios do cérebro humano, essas redes reconhecem padrões escondidos em dados brutos que podem ser agrupados e classificados. O pesquisador aponta que, enquanto uma tecnologia clássica de IA pode elaborar mapas com até 80% de exatidão, o emprego das Redes Neurais Profundas entrega uma acurácia de até 95%.

E, se o volume informacional é extenso, o armazenamento de dados precisa estar à altura. Exemplo disso é o servidor que guarda as 11 mil categorias de informações disponíveis no Lapig Maps, plataforma criada em 2012. Para se ter uma ideia da capacidade de armazenamento que apenas esse sistema demanda, todas as informações contidas nele ocupam 8 Terabytes. Isso significa que seriam necessários 125 aparelhos smartphones, cada um com 64 Gigabytes de memória, para se conseguir o mesmo potencial de armazenamento. Fernanda Malaquias é a responsável pela gestão e manutenção dos SIG’s criados pelo Lapig, e conta que esse é apenas um dos servidores utilizados, sendo que o maior pode armazenar até 80 Terabytes de arquivos.

Fernanda Malaquias
Fernanda Malaquias mostra interface dos Sistemas de Informação Geográfica mantidos pelo Lapig

 

Por meio do Lapig Maps é possível acessar informações de séries temporais sobre desmatamento, culturas agrícolas e infraestrutura de municípios. Um dos destaques é o registro de chuvas, com informações mensais que datam de janeiro de 1998 até junho de 2018. Basta informar as coordenadas geográficas de uma localidade para se obter essa e outras informações. Ao se informar a latitude e longitude de Goiânia, por exemplo, temos acesso a um gráfico criado pelo sistema e uma tabela com os dados, disponível para download.

Pelos registros, é possível identificar que, desde 1998, os meses com maior registro de chuva na capital foram março de 2005 e dezembro de 2009, duas ocasiões em que a precipitação local chegou, respectivamente, a 440 e 428 milímetros. Por outro lado, a última vez em que se registrou uma precipitação próxima disso foi em janeiro de 2016, quando caíram 409 milímetros de chuva. Essa é apenas uma possibilidade de informação que se pode acessar por meio da plataforma. “Em breve, vamos oferecer novas atualizações”, avisa Fernanda.

Conhecendo o Laboratório de Imagens e Geoprocessamento

A TV UFG fez um tour pelo Lapig e apresentou os principais serviços do laboratório. Confira:

 

terremotos

Monitoramento de pastagens

O mais recente sistema criado pelo laboratório é o Atlas das Pastagens Brasileiras, lançado em outubro de 2018. Esse sistema conta com aproximadamente 300 categorias de dados e armazena informações em séries históricas. Um exemplo é o acompanhamento anual sobre o número de cabeças de gado por hectare (de 1985 a 2017). Também é possível acessar números que mostram a evolução no crescimento das áreas de pastagens, de 1985 até 2018. Fernanda aponta que por meio desse sistema, é possível filtrar buscas por bioma, estado ou município. Entre as informações disponíveis, o Atlas apresenta mapas e cria gráficos com base em áreas de pastagens (totais e degradadas), concentração de rebanho bovino e pontos de campo, que são locais visitados por pesquisadores do laboratório. Um exemplo de informação que pode ser obtida pelo Atlas é o registro percentual do território goiano ocupado por pastagens: 42%, o que corresponde a aproximadamente 14.400.000 hectares ou 144.000 km². Para comparação, é uma área que equivale, aproximadamente, ao estado do Ceará ou 197 municípios do tamanho de Goiânia. Desse total, cerca de 56.860 km² estão degradados, especialmente nas Mesorregiões Leste e Noroeste do estado. Para o pesquisador Sérgio Nogueira, tamanha transformação do espaço natural é sinal de alerta: “nós estamos em uma região de profunda expansão agrícola, o que tem ocasionado uma grande degradação do Cerrado”. Contudo, o especialista acredita que é possível manter e mesmo intensificar a produtividade com desmatamento zero.

Isso porque, entre as categorias de dados disponíveis no Atlas, consta o “potencial de intensificação agropecuária”, que indica áreas onde a produção pode ser melhorada, de acordo com a concentração animal por hectare. “O acesso a esse tipo de informação permite, por exemplo, que a produção em áreas já ocupadas seja melhorada, o que descarta a necessidade de se desmatar novos espaços”, avalia. Conforme o Atlas, São João da Paraúna, Itumbiara e Corumbaíba, na Mesorregião Sul de Goiás, são municípios que apresentam áreas com baixo índice de intensificação agropecuária, enquanto localidades na Região Metropolitana de Goiânia, Entorno de Brasília e divisa com o estado da Bahia apresentam as pastagens com maior potencial de intensificação produtiva.

 

Cabeças de gado em Goiás
Atlas mostra concentração de unidades bovinas por hectare nos municípios goianos. Quanto mais escura a localidade, maior a concentração animal

 

Nesse sentido, Sérgio avalia que a intensificação da produtividade em áreas já utilizadas pode evitar a degradação de novos espaços no bioma. Enquanto o Cerrado conta com 2.036.448 km² de área, existem pelo menos 130.000 km² (13.000.000 de hectares) já transformados em pastagens que podem ser melhor aproveitados para que as matas nativas sejam preservadas - e para que se evite retirar cobertura vegetal em espaços cujo uso econômico é pouco viável.

Desmatamento sem aproveitamento econômico

O pesquisador conta que um fenômeno observado no desmatamento do Cerrado é a devastação em áreas que não chegam a ser utilizadas para aproveitamento econômico. Junto com Leandro Parente, ele integra uma equipe que faz parte do Projeto Monitoramento do Cerrado, mantido com recursos do Banco Mundial, cujas atividades incluem a visita a áreas desmatadas. “Especialmente em fronteiras agrícolas, como no Maranhão e Piauí, percebemos a supressão de vegetação em espaços que não são destinados a nenhum tipo de uso”, denuncia.

Um exemplo foi registrado no município de Loreto (MA), onde foi encontrada uma área desmatada de 30 km², “com baixo potencial agrícola e distante da infraestrutura necessária à produção e escoamento de produtos”. Em outros casos, o que se percebeu foi a subutilização ou o abandono devido à não sustentação da prática agrícola. “Chegamos em algumas áreas que mantinham apenas uma ou duas cabeças de gado, e havia até aquelas em que a vegetação estava voltando a crescer, como em 127 km² de espaço desmatado que localizamos no município de Sebastião Leal (PI)”. Conforme imagens de satélite, essa área no Piauí está abandonada desde 2015. Para Sérgio Nogueira, entre os possíveis motivos para essa ocorrência, estão a especulação fundiária e as condições climáticas, que inviabilizam a obtenção de safras lucrativas - o que explicaria o registro de áreas abandonadas.

O pesquisador visitou pontos de desmatamento e pastagens nos estados do Maranhão, Tocantins, Piauí e Bahia, os quais formam uma região de Cerrado conhecida como Matopiba. “Nos últimos dez anos essa parte do bioma recebeu obras de infraestrutura que têm atraído investimentos em agropecuária, especialmente para a cultura da soja”. As primeiras visitas ocorreram em agosto de 2018 e foram repetidas em março desse ano, quando o pesquisador passou por localidades no Oeste Baiano, e em julho, quando esteve no Maranhão.

Pastagens em Goiás
Atlas mostra total de pastagens em Goiás (amarelo) e aquelas que estão degradadas (vermelho)

 

 

Em novembro, a próxima visita a campo está prevista para ocorrer na região de divisa entre Goiás e Tocantins. Sérgio contabiliza a passagem por 697 pontos de pastagens e 300 de áreas desmatadas. As diligências ocorrem com objetivo de checar a veracidade das detecções de desmatamento realizadas pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). “Basicamente, verificamos o grau de confiança das imagens que o instituto obtém por satélite, e constatamos uma acurácia de até 94%”, adiciona Leandro Parente.

 

Embora a derrubada das matas sem aproveitamento econômico tenha se tornando fenômeno na região, o Sistema de Detecção de Desmatamento em Tempo Real (Deter) aponta para uma diminuição na devastação do Cerrado. Entre janeiro e agosto desse ano, foram 3.931 km² de áreas devastadas, contra 4.391 km² observados no mesmo período do ano passado - o que aponta para uma redução em 10,4%. Ainda assim, a área destruída nos oito primeiros meses de 2019 é grande: o suficiente para abrigar cinco vezes o município de Goiânia. O Deter ainda constatou a intensificação do desmatamento em municípios como Formosa do Rio Preto (BA), que registrou a retirada de vegetação nativa em 100 km², enquanto o Ministério do Meio Ambiente apontou que metade do Cerrado não existe mais.

 

De olho na Amazônia 2

 

 

“Esse tipo de serviço é importante para se pensar políticas públicas e ações do agronegócio com objetivo de se promover um melhor aproveitamento de recursos nas áreas já ocupadas”, aponta Elaine Barbosa. Além disso, a coordenadora acredita que ferramentas como o Lapig Maps e o Atlas das Pastagens Brasileiras podem ser utilizados como recursos pedagógicos na educação básica. “Nós do Lapig realizamos oficinas com estudantes do Ensino Fundamental e Médio nas escolas, e entre nossas atividades está a apresentação das características do Cerrado, para que crianças e jovens aprendam a preservar o bioma”.

Luis Eduardo Magalhães
Matéria lapig
Luís Eduardo Magalhães (acima) e Formosa do Rio Preto (abaixo) são dois municípios na Bahia que estão entre os principais centros de expansão agrícola sobre o Cerrado

 

Desmatamento do Cerrado
Evolução do desmatamento no Cerrado entre 1985 e 2017 (imagem: Vinícius Mesquita - Lapig/UFG)

O que define o Cerrado

A Rádio Universitária entrevistou o professor Heleno Dias Ferreira, do Instituto de Ciências Biológicas da UFG, sobre as características que definem esse bioma. Ele ressalta que por muito tempo o Cerrado foi desvalorizado: "Acreditavam que só servia para carvoaria". Ele lembra que hoje nós sabemos o potencial do bioma e precisamos mantê-lo, além de recompor essa vegetação. O docente também ressaltou o legado do professor José Ângelo Rizzo que começou no final da década de 1960 um plano de coleção da flora em Goiás. Confira o podcast:

O sensoriamento chega às escolas

Em 2017 foi criado o Projeto Lapig na Escola: a geotecnologia ao alcance da comunidade escolar que realiza visitas a instituições de ensino com objetivo de apresentar as tecnologias do sensoriamento remoto, discutir sobre a importância da preservação do Cerrado e mostrar o Lapig Maps como recurso pedagógico interativo que pode contribuir com o ensino nas disciplinas de Geografia e Ciências. “Nós apresentamos essa plataforma e trabalhamos conteúdos específicos, além de contarmos com outros recursos, como quebra-cabeças que formam mapas e apresentações de slides que criamos quando a escola não tem laboratório de informática”, aponta a coordenadora.

Durante as visitas, a professora conta que fica perceptível a dificuldade que as crianças e jovens têm para localizar o uso do sensoriamento remoto no dia a dia. “Por isso, gostamos de perguntar, por exemplo, quem já acessou o Google Maps ou fez uso de algum aplicativo - então todos percebem como essa tecnologia faz parte do cotidiano”. Entre as atividades que mais chamam a atenção das crianças, está a produção de maquetes que reproduzem satélites, feitos com objetos simples como pedaços de barbante, cartolina e garrafas pet.

Quanto à utilização de mapas, físicos ou virtuais, Elaine Barbosa aponta que um dos objetivos pedagógicos é “fazer com que as crianças possam interpretar imagens e processar dados sobre a espacialidade”. Em setembro, o Lapig participou da iniciativa SBPC vai à Escola, promovida pela Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, com uma visita ao Colégio Estadual Joaquim Ricardo Teixeira, em Aparecida de Goiânia. O Lapig na Escola atende pelo menos uma instituição por mês.

Matéria lapig

Da esquerda à direita: Leandro Parente, Elaine Barbosa e Sérgio Nogueira, com algumas miniaturas de satélites construídas com estudantes da Educação Básica

Quem também participou do SBPC vai à Escola foi o professor Glauco Roberto Gonçalves, do Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada à Educação (Cepae/UFG). Membro da equipe responsável pelo Departamento de Geografia da unidade, o educador conta que o emprego pedagógico de imagens obtidas por satélites é muito importante para situar o conhecimento na vivência do estudante. “A sociedade tem utilizado cada vez mais esse tipo de tecnologia, então a escola precisa dialogar com essa realidade”, aponta. Para o docente, o acesso a serviços de localização por meio do sensoriamento contribui para se refletir e repensar sobre as formas existentes de representação do espaço. “É muito interessante observar como o uso de smartphones intensificou a presença das representações cartográficas em nosso cotidiano. Hoje, todos nós fazemos uso desse recurso digital em algum momento para se locomover pela cidade ou acessar um local de nossa curiosidade”.

“Na mão”

Bruna Pires, que citamos no começo da matéria, cursa o 1º ano do Ensino Médio no Cepae e tem duas aulas semanais de Geografia, o que totaliza três horas semanais da disciplina. “Ajuda muito em nossa formação quando o professor pensa atividades em grupo e utiliza recursos interativos, como os que encontramos online”. A estudante conta que chegou a realizar uma atividade na qual o professor solicitou o uso de imagens obtidas por sensoriamento: “tivemos que descrever alguns locais e informar suas coordenadas geográficas - latitudes e longitudes”.

A estudante aprendeu que o uso dos mapas, em seus primórdios, tinha objetivos econômicos e militares, mas entende que o aproveitamento desse recurso tem sido democratizado pelo acesso à tecnologia: “hoje, qualquer pessoa pode ter uma representação cartográfica na mão, por meio de um tablet ou smartphone, nem que seja apenas pela curiosidade de ver um ponto turístico famoso ou descobrir qual a melhor maneira de chegar na casa de alguém”. Glauco adiciona: “a Geografia tem entre seus objetivos o estudo das espacialidades. Então, para fazer sentido na Educação Básica, ela precisa nos levar à reflexão sobre a relação dos indivíduos com a natureza“.

Relação essa que, na atualidade, é profundamente mediada pelo emprego de tecnologias. E essa mediação apenas cresce: exemplo disso pode ser expresso pelo número de motoristas e usuários que fazem parte da rede mantida pelo maior aplicativo de transportes do segmento, que chegou ao país em 2014. Conforme dados divulgados pela empresa e referentes a setembro de 2018, são mais de 600 mil condutores e cerca de 22 milhões de cadastrados aptos a solicitar viagens e acompanhar a trajetória do automóvel enquanto chega ao ponto de embarque, até alcançar o destino selecionado pelo passageiro.

O sensoriamento remoto chegou ao Brasil no fim da década de 1960, e seu uso ainda não se esgotou de possibilidades. Seja na formulação de políticas ambientais, no uso pedagógico em salas de aula, na realização de atividades econômicas, como em transportes e segurança, ele está presente. Não à toa, a discussão sobre o assunto nunca encontra escassez em novas abordagens. Como algo que proporciona novas descobertas, o Discovery abre suas janelas para quem quiser olhar por elas.

 

mapas físicos

Fonte: Secom UFG

Categorias: Especial