Programa de Pesquisa em Pastagens (PPP)

As pastagens são a maior forma de uso e cobertura de solo no planeta, fornecendo alimento, renda e identidade para mais de um bilhão de pessoas. No entanto, enfrentam desafios urgentes: cerca de metade das áreas de pastagens estão degradadas e menos de 10% das áreas de pastagens naturais estão sob proteção. No Brasil, muitas dessas áreas estão em algum estágio de degradação, contribuindo para altas emissões de carbono. A recuperação das pastagens brasileiras é essencial para reduzir o impacto do desmatamento e das emissões.
Nesse contexto, em 2009, com o apoio do Department of Global Ecology (Carnegie Institute / Stanford University), o Lapig, sob a coordenação do professor Laerte Ferreira, iniciou uma série de estudos com foco no uso de imagens de satélite para avaliar a condição e o potencial produtivo das pastagens do bioma Cerrado. Esse esforço resultou no desenvolvimento de monografias, dissertações, teses, artigos científicos e nos primeiros protocolos para o processamento de imagens de resolução espacial moderada, visando à geração de proxies de produtividade.
Em 2014, em parceria com a então Secretaria de Assuntos Estratégicos da Presidência da República, foi desenvolvido o projeto Radiografia das Pastagens do Brasil. No mesmo ano, com o apoio da Gordon and Betty Moore Foundation, teve início o projeto Spatial Metrics and Baselines of Degradation Patterns and Provision of Ecosystem Services by Pastures in Brazil. Em 2015, o Lapig assumiu a responsabilidade pelo mapeamento anual de pastagens no Brasil como parte da iniciativa MapBiomas.
Atualmente, o foco do Programa de Pesquisa em Pastagem está concentrado em três frentes de pesquisa: Mapeamento e Monitoramento de Pastagem; Modelagem de Estoques de Carbono e Cenários Futuros. Nesse contexto, há cerca de 20 pesquisadores, entre docentes e bolsistas de pós-graduação e iniciação científica, dedicando-se ao estudo de pastagens e pecuária cujo foco também é o desenvolvimento de modelos e protocolos para o mapeamento e monitoramento dessas áreas no Brasil.
Confira aqui os pesquisadores que fazem parte desta equipe.
Linhas de Pesquisa
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. |
Principais projetos
MapBiomas
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. |
MapBiomas
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. |
Global Pasture Watch
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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:
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/ |
Produtos
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:
Acesse: https://atlasdaspastagens.ufg.br |
Chave de Interpretação dos Biomas |
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/
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