Un método basado en imágenes de satélite resulta eficaz para mapear zonas agrícolas
6 de noviembre de 2023
El modelo creado en el Inpe, Brasil, utiliza datos de la misión Sentinel-2, un par de satélites lanzados por la Agencia Espacial Europea para monitorear la vegetación, el suelo y las zonas costeras. Los resultados de la investigación pueden respaldar las políticas agroambientales
por Luciana Constantino | Agência FAPESP – Utilizadas frecuentemente en estudios relacionados con la detección de deforestaciones e incendios, las imágenes satelitales de la misión Sentinel-2 se han mostrado eficaces en análisis centrados en el avance de la frontera agrícola, uno de los factores detrás de los cambios abruptos en el uso del suelo. Una investigación publicada recientemente por científicos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) logró una precisión de hasta el 96% al utilizar el sistema para mapear cultivos agrícolas en el Cerrado.
El Cerrado, segundo bioma más grande de América del Sur, registró este año récords mensuales de deforestación, presionado principalmente por Matopiba – la frontera agrícola que abarca Maranhão, Tocantins, Piauí y Bahía –, donde hay un aumento en la apertura de áreas de vegetación nativa. para convertirlos en pastos y plantaciones de cereales. El bioma tiene el porcentaje más bajo de áreas totalmente protegidas y reglas ambientales estatales más flexibles. En este sentido, obtener información precisa sobre el uso y la cobertura del suelo es fundamental para monitorear los cambios y apoyar las políticas agroambientales.
A partir de conjuntos de índices espectrales y de la arquitectura de cubo de datos ensamblada por Brazil Data Cube –proyecto del Inpe que produce datos listos para usar a partir de grandes volúmenes de imágenes de teledetección– los investigadores cartografiaron el cinturón agrícola del Cerrado, ubicado en el oeste de Bahía.
Entre los cultivos más plantados en la región se encuentran el maíz, el algodón y, principalmente, la soja, además del cultivo de café, fundamentalmente de regadío. La vegetación natural está constituida por bosques (de ribera, secos, de galería y de cerradão), sabanas (Cerrado estricto sensu , palmeral y vereda), campos y pastos. Con un paisaje heterogéneo y dinámico, fue necesario incorporar muestras recolectadas en campo y calendarios de cultivos para aumentar la precisión del análisis.
“La información cartográfica sobre la ubicación de los diferentes tipos de vegetación, así como la indicación de áreas naturales amenazadas y vectores de expansión agrícola, es fundamental para el sector agroambiental brasileño. Como dice el investigador Dalton Valeriano , un referente para nosotros, necesitamos saber qué es dónde. Las imágenes de Sentinel-2/MSI tienen una resolución temporal de cinco días y una resolución espacial de 10 metros, lo que aumenta la posibilidad de monitorear la superficie, incluidos los cultivos agrícolas y sus ciclos fenológicos, con un nivel de detalle más refinado. Esto amplía la capacidad de análisis de la sociedad, dejando más claros los cambios que se producen a lo largo de los años. Para quienes trabajan en la agricultura, es fundamental”, dijo a Agência Fapesp el investigador Michel Eustáquio Dantas Chaves .
Actualmente profesor asistente en la Universidad Estadual Paulista (Unesp), en el campus de Tupã, Chaves escribe el artículo Mejorando el mapeo de cultivos en el Cerrado de Brasil a partir de un análisis temporal de Sentinel-2 derivado de cubos de datos junto con la investigadora Ieda Sanches , quien fue su supervisora de puesto. -Doctorado realizado en la División de Observación de la Tierra y Geoinformática (DIOTG-Inpe). Publicado en junio en la revista Remote Sensing Applications: Society and Environment , el trabajo contó con el apoyo de la FAPESP .
La misión Sentinel 2/MultiSpectral Instrument (MSI), de la Agencia Espacial Europea (ESA), comenzó en 2015 y, dos años después, contaba con dos sensores. Las imágenes generadas comenzaron a utilizarse más a partir de 2020, debido al avance de la computación en la nube.
“Estas imágenes generan volumen y requieren un procesamiento que puede llevar mucho tiempo y que sólo se lleva a cabo en computadoras más avanzadas. Los cubos de datos reducen el tamaño y el tiempo de los pasos, facilitando el acceso incluso a gestores públicos, productores agrícolas y otras partes interesadas. Hicimos los mapeos basados en una cadena de procesamiento que creamos. Implica todo, desde insertar muestras para entrenar el algoritmo hasta evaluar la clasificación y respaldar el uso de imágenes. A la antigua usanza, necesitaríamos descargar datos y generar información con un software específico. Hoy es posible acceder a cubos de datos y otros archivos almacenados en catálogos virtuales y realizar procesamiento remoto, lo que optimiza tiempos y recursos y permite capturar más detalles”, agrega Chaves.
El investigador y Sanches son autores de otro trabajo, publicado en febrero en Automation , que ya demostró la viabilidad de combinar imágenes de la misión Sentinel-2/MSI y cubos de datos para mejorar el nivel de detalle de la cartografía en el Cerrado. Con información de la cosecha 2018-2019 la precisión alcanzó el 88%.
“La precisión aumentó del 88% al 96% y tiende a ir más allá, pero el foco es que los tres artículos que publicamos funcionen como un conjunto en la discusión de nuevas tecnologías para el escenario agroambiental brasileño. Presentamos un método, su funcionalidad y posibilidades de mejora. Si la producción de alimentos y materias primas no está alineada con la provisión de servicios ecosistémicos, perderemos recursos naturales y dinero. Ya no hay lugar para la dicotomía entre conservar y producir. Lo que debe existir es integración y políticas públicas específicas. Si mejorar el nivel de detalle nos permite reducir las incertidumbres y mejorar las estimaciones de superficie, monitorear la deforestación y rastrear las ilegalidades con anticipación, es positivo para toda la cadena productiva”, evalúa Chaves.
El tercer artículo mencionado fue publicado por el dúo en la revista Land Use Policy , junto con el investigador del Inpe Marcos Adami, en el que discuten la necesidad de que Brasil tenga seguridad jurídica para el sector agroambiental. Destacan que la reciente crisis económica brasileña dificulta la lucha contra la deforestación ilegal: solo el 1,3% de las alertas de deforestación ilegal entre 2019 y 2020 resultaron en procesamientos en el país. Por otro lado, citan estrategias que pueden ser efectivas y herramientas que ayudan a monitorear la deforestación y fortalecer la aplicación de la ley.
Según el científico, para resolver este “enigma” se necesita seguridad jurídica y una supervisión eficaz, que castigue los delitos medioambientales y estimule la sociobiodiversidad. “La discusión debe ser diplomática y basada en la ciencia, ya que el ordenamiento territorial basado en el capital natural es una cuestión de soberanía epistémica para Brasil”, escriben en el artículo.
Paso acelerado
Con una superficie de 2 millones de kilómetros cuadrados (km 2 ), equivalente al territorio de México, el Cerrado es la sabana con mayor biodiversidad del mundo y también conocida como la “cuna de las aguas” en Brasil al albergar importantes cuencas fluviales que abastecen el Sur y el Sudeste.
La deforestación, sin embargo, ha ido creciendo mes a mes: sólo en septiembre, 679,77 km 2 fueron devastados en el bioma, un aumento del 149% en comparación con el mismo mes del año pasado. De agosto de 2022 a julio de 2023 el crecimiento fue del 16,5%, alcanzando los 6.300 km 2 destruidos en el período. Fue el peor resultado desde que comenzó la medición, entre 2017 y 2018, con base en el sistema de alerta Deter del Inpe .
Según los investigadores, el ritmo acelerado de devastación asociado a los impactos del cambio climático, además del aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero, se traduce en pérdida de hábitat para varias especies, escasez de agua potable y cambios en las precipitaciones, que pueden alterar incluso la producción agrícola. sí mismo.
Brasil es uno de los mayores productores de alimentos del mundo, con un nuevo récord estimado en la cosecha de granos 2022/2023, anunciado por la Empresa Nacional de Abastecimiento (Conab). Se espera que los brasileños cosechen 315,8 millones de toneladas en la zafra, lo que representa 43,2 millones de toneladas más respecto al período anterior (crecimiento del 15,8%).
“La posibilidad de realizar un seguimiento es ventajosa desde el punto de vista medioambiental, social y económico. Con el acuerdo Mercosur/Unión Europea, la tendencia es que Brasil deba eliminar la deforestación de su cadena productiva para poder exportar. Los análisis con mayor nivel de detalle favorecen la construcción de políticas públicas y ayudan a los tomadores de decisiones a orientar mejor sus esfuerzos hacia la planificación territorial”, concluye Chaves.
Puede encontrar más información sobre la cadena de procesamiento de datos en: https://zenodo.org/records/8349288 y en https://zenodo.org/records/8349286