Mapeamento de Pastagem

Ao longo desses anos foram inúmeras as parcerias criadas no âmbito do Programa de Pesquisa em Pastagem cujo foco de muitos de seus esforços e recursos têm se concentrado em responder às seguintes questões científicas:

1) Quais são as dinâmicas espaço-temporais das pastagens brasileiras e como essas dinâmicas se relacionam com outras formas de uso da terra e restauração da paisagem?

2) Em geral, como a condição das pastagens, considerando diferentes níveis de vigor vegetativo, varia regionalmente e ao longo dos anos?

3) Como o vigor e a produtividade das pastagens variam na escala da propriedade rural?

4) Qual é o potencial de estoque de carbono associado às pastagens brasileiras, de acordo com diferentes práticas de manejo e cenários de intensificação?

5) Qual o potencial das áreas de pastagem como reservas de terras para outros usos e restauração ambiental?

É importante destacar que todos os esforços relacionados ao mapeamento e monitoramento de pastagens brasileiras em múltiplas dimensões são baseados em grandes quantidades de amostras de treinamento e validação. Essas amostras são adquiridas por meio de desenhos amostrais e protocolos estatísticos robustos, incorporando dados provenientes tanto de interpretação de imagens de satélite quanto de trabalho de campo.

Modelagem de Estoques de Carbono

Outro avanço nos últimos anos foi a estimativa, para o período de 1985 a 2022, dos estoques de carbono do solo associados à totalidade das áreas de pastagens no Brasil, usando modelagem baseada em processos ecossistêmicos (como o Century e outros modelos) que consideram os vários usos predominantes do Cerrado, incluindo Vegetação Nativa, Pastagem, Soja e outros cultivos. 

Uma ênfase especial foi colocada no bioma Cerrado, onde também mapeamos o aumento potencial do carbono orgânico do solo em resposta à recuperação de pastagens degradadas, considerando diferentes condições de degradação e cenários de manejo.

Novas abordagens estão sendo planejadas com o objetivo de testar os modelos com um número maior de amostras obtidas diretamente em campo, melhorar a resolução espacial e trabalhar em escala local (e.g.: fazenda).

Cenários Futuros

O objetivo dessa frente de pesquisa é projetar os impactos de diferentes cenários de intensificação, conservação e restauração das pastagens, bem como simular cenários futuros de desmatamento para a Amazônia e o Cerrado, considerando intervenções associadas à expansão de pastagens e soja. Para isso, um modelo baseado nas transições históricas de uso e cobertura do solo será performado e, a partir dele, cenários potenciais para 2030 serão desenvolvidos. Uma das metas é quantificar o desmatamento evitado e ampliar a compreensão acerca das dinâmicas que impulsionam essas transições, com intuito de fornecer melhores dados para subsidiar tomadas de decisão.

Inspeção Visual

Esta linha de pesquisa tem sido amplamente utilizada ao longo dos anos em diversas pesquisas, tanto para o treinamento de classificadores automáticos quanto para a validação de produtos de mapeamento. A interpretação visual de classes de uso e cobertura da terra representa um grande desafio técnico. Por isso, para auxiliar nessa tarefa, o Lapig desenvolve ferramentas como a plataforma TVI (Temporal Visual Inspection) e o plugin para o Qgis FGI (Fast Grid Inspection) e CBERS Explorer para acesso das imagens CBERS online. Além de técnicas específicas de apoio à interpretação, como as chaves de interpretação, que consideram elementos como forma, textura, cor e contexto da sua espacialização para apresentar aspectos de determinada classe ou feição da paisagem. 

Temos nos dedicado ao estudo de diversas classes de uso e cobertura da terra. No bioma Cerrado, focamos na interpretação de diferentes fitofisionomias, como Mata de Galeria, Mata Ciliar, Mata Seca, Cerradão, Veredas, Palmeiral (Buritizal), Parque de Murundus, Cerrado sentido restrito, Campo Úmido, Campo Seco e Campos de Murundus. Em nível nacional, analisamos classes como Afloramento Rochoso, Apicum, Aquicultura, Campo Alagado e Área Pantanosa, Cana, Floresta Plantada, Formação Campestre, Formação Florestal, Formação Savânica, Infraestrutura Urbana, Lavoura Perene, Lavoura Temporária, Mangue, Mineração, Não Observado, Outra Área Não Vegetada, Pastagem, Praia e Duna, Restinga Herbácea, Rio, Lago e Oceano, além de Vegetação Urbana. Também estamos considerando processos dinâmicos importantes, como desmatamento, degradação e regeneração. Quanto aos cultivos agrícolas, trabalhamos com a identificação de culturas como soja, algodão, milho, sorgo, trigo e cana. Por fim, o estudo inclui ainda as classes globais de grasslands com diferenciação de natural e cultivado, e shrublands.

Módulo Pastagem

O Lapig é membro fundador da iniciativa MapBiomas desde 2016 e é o responsável pelo Mapeamento de Pastagem, Vigor das Pastagens e, mais recentemente, pelos mapas de Produtividade das Pastagens (Biomassa). Os dados cobrem todo o território nacional, com uma série histórica contínua de 1985 a 2023. A cada ano, uma nova coleção é lançada, atualizando toda a série histórica e incorporando o dado mais recente ao período analisado.

Acesse os dados na Plataforma MapBiomas Brasil.

Acurácia

A análise de acurácia é a principal forma de avaliação da qualidade do mapeamento realizado pelo MapBiomas. Além de dizer qual a taxa de acerto geral, a análise de acurácia também revela estimativas das taxa de acerto e de erro para cada classe mapeada. Grupo responsável pela metodologia,  coleta de amostras e cálculos de acurácias dos mapeamentos anuais do MapBiomas Brasil. O processo segue desenhos amostrais e protocolos estatísticos rigorosos, combinando dados obtidos por sensoriamento remoto e considera mais de 23 classes de uso e cobertura da terra, conforme a legenda dos mapeamentos, para todos os anos entre 1985 e 2022.

As estimativas da acurácia são baseadas na avaliação de uma amostra de pixels, que chamamos de base de dados de referência, composta por ~85.000 amostras. O número de píxeis na base de dados de referência foi pré-determinado por técnicas de amostragem estatística. Em cada ano, cada pixel da base de dados de referência foi avaliado por técnicos treinados em interpretação visual de imagens Landsat. A avaliação da acurácia foi realizada usando métricas que comparam a classe mapeada com a classe avaliada pelos técnicos na base de dados de referência.

Acesse os dados na Plataforma MapBiomas Brasil.

Acesse as análises na Plataforma MapBiomas Brasil.

O Consórcio Global Pasture Watch (GPW) é uma iniciativa colaborativa internacional dedicada ao mapeamento e monitoramento de pastagens e áreas de vegetação natural abertas em todo o mundo. Utilizando tecnologias avançadas de sensoriamento remoto e inteligência artificial, o projeto visa fornecer dados de alta resolução para apoiar decisões relacionadas à gestão sustentável, conservação e recuperação de ecossistemas. O consórcio é coordenado pelo Land & Carbon Lab (WRI) e composto por instituições renomadas, incluindo OpenGeoHub, IIASA, GLAD Lab, iDIV, Cornell University e o Laboratório de Processamento de Imagens e Geoprocessamento (Lapig) da Universidade Federal de Goiás (UFG).​

O Lapig desempenha um papel fundamental no GPW, sendo responsável por diversas atividades essenciais:​

• Geração de Amostras de Treinamento: O Lapig é encarregado de produzir amostras de treinamento para a modelagem das classes de pastagem, diferenciando entre pastagens cultivadas e naturais.​
• Desenvolvimento do Produto de 'Short Vegetation Height': a pesquisadora associada ao Lapig, Maria Hunter, está a frente do desenvolvimento do produto que mapeia a altura mediana da vegetação em áreas de pastagem cultivadas e nativas, usando dados LiDAR (Icesat 2), fornecendo insights sobre a estrutura da vegetação.​
• Apoio no Desenvolvimento do Produto de Produtividade Primária Bruta (GPP): O Lapig colabora no aprimoramento do produto que estima a produtividade primária bruta, um indicador crucial da atividade fotossintética e produtividade das pastagens.​
• Articulação e Comunicação: Além das contribuições técnicas, o Lapig integra a equipe de articulação e comunicação do consórcio, com o objetivo de divulgar o GPW e seus produtos, além de desenvolver uma rede de colaboração com pesquisadores globais que trabalham com pastagens.​

A participação ativa do Lapig no Global Pasture Watch reforça seu compromisso com a pesquisa e inovação no monitoramento de pastagens, contribuindo significativamente para a gestão sustentável desses ecossistemas em nível global.

Acesse mais informações sobre o GPW e dados produzidos: 

https://landcarbonlab.org/about-global-pasture-watch/

https://landcarbonlab.org/data/global-grassland-and-livestock-monitoring/

Atlas das Pastagens

O Atlas das Pastagens é uma plataforma interativa desenvolvida pelo Programa de Pesquisa em Pastagem, do Laboratório de Processamento de Imagens e Geoprocessamento (Lapig/UFG), com o objetivo de disponibilizar gratuitamente, de forma online, dados geoespaciais sobre as pastagens brasileiras.. A ferramenta permite ao usuário visualizar as informações geograficamente especializadas, selecionar regiões de interesse e realizar o download dos dados de forma simples e acessível. 

Atualmente, seis conjuntos de dados estão disponíveis na plataforma:

• Áreas de pastagem: Conjunto de dados que compreende uma série temporal composta por mapas anuais das pastagens brasileiras abrangendo o período de 1985 a 2023. O mapeamento foi baseado em dados Landsat, classificados de modo não supervisionado por meio do Random Forest, na plataforma Earth Engine da Google;
• Vigor das pastagens: Compreende o mapeamento do vigor vegetativo das pastagens brasileiras, tomando por referência de áreas de pastagens o conjunto de dados “Áreas de Pastagens”. Por meio de índices de vegetação obtidos por sensoriamento remoto, as pastagens brasileiras foram classificadas em três níveis de vigor (Alto, Médio e Baixo), para os anos de 2010 a 2023;
• Estoque de carbono nas pastagens: Esse conjunto de dados é parte de um experimento para avaliação do uso de modelos baseados em ciclagem biogeoquímica na estimativas do estoque de carbono em pastagens em larga escala. Contendo estimativas do estoque de carbono no solo, nas raízes e na biomassa aérea das pastagens do bioma Cerrado.
• Rebanho bovino: Série temporal do rebanho bovino por município, abrangendo o período de 1985 a 2023. Esse conjunto de dados é disponibilizado em Unidade Animal (UA) para cada município brasileiro, calculados por meio de uma análise integrada de dados da Pesquisa Pecuária Municipal (PPM) e da composição do rebanho bovino (Censo Agropecuário), ambos disponibilizados pelo IBGE;
• Pontos inspecionados visualmente: Conjunto georreferenciado de pontos para todo o território brasileiro, sendo atribuídas classes de uso e cobertura do solo referente a cada ano no período de 1985 a 2022. Foram utilizadas imagens Landsat provenientes dos sensores TM, ETM+ e OLI, e imagens auxiliares como os mosaicos mensais Planet, Sentinel-2 e de alta resolução com o Google Earth. Além de séries temporais de NDVI(Normalized Difference Vegetation Index) e de precipitação O dado contempla os critérios  e especificidades encontradas quanto à interpretação de imagens em cada um dos 6 biomas brasileiros;
• Pontos de campo: Com o propósito de validar mapas produzidos pelo LAPIG-UFG no âmbito do MapBiomas e de subsidiar pesquisas voltadas à qualificação das pastagens brasileiras, diversas atividades de campo foram realizadas durante os anos de 2017 e 2023. Um grande conjunto de pontos georreferenciados foi formado e organizado com dados de uso/cobertura do solo e indicativos de condição e produtividade das pastagens.

Acesse: https://atlasdaspastagens.ufg.br

Analisar as diversas classes de cobertura e uso das terras por imagens de satélite é um grande desafio. Por isso, para auxiliar nessa tarefa são criadas chaves de interpretação que consideram elementos como forma, textura, cor e contexto da sua espacialização para apresentar aspectos de determinada classe ou feição da paisagem e a identificação em determinado tipo de imagem de satélite.

No Brasil, há poucas iniciativas técnicas relativas à elaboração e disponibilização de chaves de interpretação de imagens que contemplem, conjuntamente, todos os biomas, considerando as especificidades existentes em cada um deles.

Neste contexto, o Lapig em conjunto com a iniciativa MapBiomas Brasil elaborou a Chave de Interpretação dos Biomas Brasileiros. O objetivo da Chave é auxiliar na interpretação de imagens de satélite para identificação de classes de cobertura e uso das terras referentes aos biomas. Além de subsidiar nas demandas de interpretação referente às atividades do MapBiomas, espera-se contribuir como apoio didático e na realização de atividades técnicas relativas ao Sensoriamento Remoto.

A consolidação da Chave foi possível a partir do projeto de pesquisa “Big data de Inspeção visual”, em que foram inspecionados, visualmente e aproximadamente, 85.152 pontos/pixels (de ≅ 9,9 milhões de amostras dos satélites da série Landsat). Já o seu processo de elaboração contou com especialistas de cada um dos seis biomas brasileiros, equipe técnica do Lapig e os analistas que atuaram na interpretação dos 9,9 milhões de amostras analisadas. Essa ferramenta conta com elementos fundamentais da interpretação visual como: cor, textura, forma e contexto da classe analisada; como se apresenta na imagem de satélite Landsat e uma fotografia da classe na paisagem. Importante ressaltar que as classes disponíveis estão de acordo com a legenda do mapeamento de uso e cobertura das terras do Brasil realizados pela iniciativa MapBiomas.

A Chave de Interpretação dos Biomas pode ser acessada pelos seguintes links:

Em língua portuguesa: https://chave.lapig.iesa.ufg.br/pt/

Em língua inglesa: https://chave.lapig.iesa.ufg.br/en/