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CarbScan

O Sistema de Coleta e Análise Multissensor para Estimativa de Carbono (CARBSCAN) foi desenvolvido para organizar, analisar e disponibilizar as informações compiladas e coletadas no âmbito do monitoramento da Agricultura de Baixo Carbono. Administrado pela Plataforma Multi-institucional de Monitoramento das Reduções de Emissões de Gases de Efeito Estufa na Agricultura (Plataforma ABC), com suporte da Embrapa Meio Ambiente e Embrapa Informática, o CARBSCAN agrega bases de dados em diferentes formatos, incluindo imagens, vetores, planilhas e documentos.

O CARBSCAN é um instrumento de apoio ao monitoramento da expansão da Agricultura de Baixo Carbono, sendo um ambiente para troca e disposição de informações geoespaciais para o Comitê Gestor da Plataforma ABC e demais parceiros, bem como a sociedade em geral, considerando a proposta de Plataforma Multi-institucional. O sistema permite usuários com diferentes níveis de acesso aos dados, dependendo da sensibilidade das informações.

Os dados podem ser acessados via sistema on-line WebGis, disponível na página http://mapas.cnpma.embrapa.br/carbscan/app.html, mediante cadastro inicial (Login). O sistema conta com um servidor de dados onde são registrados os metadados de cada informação armazenada e a consulta ao conteúdo pode ser realizada através de interfaces gráficas, selecionando as opções do menu no lado esquerdo da tela.

A proposta do CARBSCAN é disponibilizar e permitir análises integradas das informações de Agricultura de Baixo Carbono no Brasil, auxiliando nas tomadas de decisão e no aprimoramento das metodologias de monitoramento das tecnologias do Plano ABC e demais usos e coberturas da terra.

Equipe:

Coordenação: Luiz Eduardo Vicente (Plataforma ABC)
Responsável Técnico: Daniel Gomes (Plataforma ABC)
Supervisão de TI: Elias Almeida(Embrapa Meio Ambiente/LGT)

 

Equipe Técnica:

Celso Vainer Manzatto (Plataforma ABC)
Luciana Spinelli de Araújo (Plataforma ABC)
Ladislau Araújo Skorupa (Embrapa Meio Ambiente)
Bianca Pedroni de Oliveira (Plataforma ABC)

Bases de Dados

A base de dados com as imagens Rapideye, adquiridas por meio de ação corporativa do Ministério do Meio Ambiente, estão calibradas e corrigidas para todo o território brasileiro (8.515.767,049 km2 - IBGE 2016) podendo ser disponibilizadas para instituições com permissão de uso. As imagens possuem características técnicas inéditas para o recobrindo do território nacional em larga escala, aliando 5 bandas multiespectrais (440 - 850nm), com destaque para o Red Edge (690-730 nm - banda espectral da borda do vermelho apta a melhor detecção de pigmentos da vegetação), a altíssima resolução espacial (5m). Os dados Rapideye vem sendo empregados nas análises de medidas indiretas de GEE, especialmente de carbono, no intuito de monitoramento de grandes áreas, objetivando o alcance de maior acurácia na relação entre biomassa aérea e carbono no solo.

O sensor OLI (Operational Land Imager) operacional no satélite Landsat8, foi lançado em fevereiro de 2013, e representa a maior e mais recente inciativa da NASA voltada para a continuidade do projeto Landsat com aplicações no monitoramento sistemático da superfície terrestre utilizando dados multiespectrais. O sensor OLI possui 8 bandas (430-2290nm), com resolução espacial de 30 m, sendo operacional em comprimentos de ondas análogas a de seu antecessor (TM – Thematic Mapper). Os dados OLI são atualmente distribuídos gratuitamente, e dispõe de uma ampla série histórica global de mais de 30 anos de dados, altamente relevante para estudos ambientais, mapeamento/monitoramento de recursos naturais e de uso e cobertura da terra, sendo seu uso, portanto, de relevância estratégica para sistemas de monitoramento remoto como os da Plataforma ABC e da Embrapa em sentido amplo. Entretanto, a utilização plena das qualidades sinópticas e espaciais do acervo Landsat demanda cuidadoso procedimento de correção atmosférica, sob pena de ruídos oriundos da variação sazonal da presença de aerossóis ou vapor d’água na atmosfera serem considerados como parte do comportamento espectral dos alvos de superfície, inviabilizando a obtenção de resultados acurados no que se refere a determinação de presença e abundância dos alvos a serem mapeados (e.g. relações semi-quantitativas entre carbono, matéria orgânica, óxidos e hidróxidos de ferro no solo). Atualmente encontra-se disponível gratuitamente no Carbscan a base de dados OLI calibrada e corrigida para todo o território nacional referente ao ano de 2013, respeitando o calendário agrícola de cada região.

O sensor Geoeye-1 possui como algumas de suas principais características técnicas singulares uma robusta resolução espacial de ~1.65 m, aliado a uma resolução radiométrica de 11 bits, disponibilizada em multibandas (4 bandas: 450-900 nm), constituindo-se dessa forma num dos únicos sensores de alta/altíssima resolução espacial de características multiespectrais, entre o visível (450-520 nm, 520-600 nm, 625-695 nm) e o infravermelho próximo (760-900 nm), fornecendo uma capacidade diferenciada de imageamento conjunto de características espectrais (e.g. compostos físico-químicos) e espaciais do alvo (e.g. tamanho, textura, disposição). Ademais o Geoeye-1 está operacional desde de 06 de setembro de 2008, perfazendo um robusto acervo da superfície terrestre, potencializado por uma capacidade de revisita de ~3 dias, dada a sua possibilidade de imageamento em visada lateral (off nadir). Entretanto, a capacidade de imageamento supradescrita ainda é subutilizada no Brasil, dado que depende diretamente de procedimentos de calibração radiométrica e correção atmosférica, ao passo que as imagens são disponibilizadas de forma “bruta” (números digitais), restringindo processamentos de alto nível (e.g. índices espectrais complexos para mapeamento de características de solo e vegetação – textura de solo, estádio vegetacional). Dessa forma, desenvolveu-se e aprimorou métodos de calibração e correção, considerando particularidades do sensor Geoeye-1 (e.g. resolução radiométria e espacial), per si, complicadores não triviais dos procedimentos padrão, de forma a atender demandas de pré-processamento do referido sensor, adquirido sistematicamente por projetos Embrapa e parceiros, bem como possuindo caráter estratégico nas demandas de mapeamento e monitoramento no setor agrícola utilizado amplamente por empresas do setor de geotecnologias.

O sensor WorldView 2 atualmente é único em algumas de suas características técnicas, principalmente no que se refere a sua maior resolução espectral, dotado de 8 bandas na região do VNIR (visible/visível– near infrared/infravermelho próximo): 400-450 nm (coastal); 450-510 nm (região do azul); 510-580 nm (região do verde); 585-625 nm (região do amarelo); 630-690 nm (região do vermelho); 705-745 nm (região da borda do vermelho/red edge); 770-895 nm (infravermelho próximo – 1) e 860-900 nm (infravermelho próximo – 2). Destaca-se, além dos comprimentos de ondas tradicionais, bandas em regiões espectrais fundamentais e ainda pouco exploradas, como o red edge (705-745 nm) voltada para a melhor detecção de pigmentos da vegetação terrestre e aquática (e.g. clorofilas), contribuindo diretamente para maior acurácia na determinação da sanidade da vegetação e estádios vegetacionais; a chamada banda coastal (400-450 nm), que além de subsidiar estudos de vegetação em geral, possui capacidade de penetração em profundidade para suporte de estudos batimétricos em corpos d’água, bem como associação em detecção de clorofila; as bandas na região do amarelo (585-625 nm) e do infravermelho-1 (770-895) e 2 (860-900 nm), as quais conjuntamente fornecem maior acurácia na detecção de óxidos e hidróxidos de ferro no solo (e.g. hematita e goetita), fundamentais para determinação de fertilidade e erodibilidade voltados ao manejo agrícola. Aliado a uma resolução espacial de ~2 m, torna o WorldView 2 único na categoria alta/altíssima resolução espacial vs número de bandas. O uso de suas caraterísticas técnicas de maneira plena através da aplicação de índices espectrais complexos ou modelos lineares de mistura, enquanto algoritmos de classificação de alto nível e que permitam, por vezes, semi-quantificação de componentes físico-químicos, perpassa procedimentos de calibração radiométrica e correção atmosférica, uma vez que os dados desse sensor são fornecidos no formato “bruto” (números digitais). Dada a complexidade inerente aos métodos de correção e calibração, bem como particularidades técnicas do sensor as quais aumentam a dificuldade de tais procedimentos (e.g. resolução radiométrica de 11 bits; relação sinal ruído vs resolução espacial vs resolução espectral), não existem iniciativas satisfatórias para aplicação de procedimentos de correção e calibração WorldView2, sendo que nesse sentido foram desenvolvidos e aprimorados métodos de calibração e correção pela equipe Embrapa Meio Ambiente/Plataforma ABC, os quais encontram-se em operação no CarbScan, atendendo pedidos para a aplicação dos procedimentos sob demanda, e armazenando as imagens corrigidas em base de dados on-line acessível via WebGis.

Outras bases, como produtos gerados a partir das imagens Rapideye, OLI Landsat e de outros sensores, estão sendo integradas ao sistema, que é alimentado de forma dinâmica com a geração de novos dados. A equipe técnica está a disposição para esclarecimentos sobre outros detalhes técnicos e sugestões de aprimoramento.