O monitoramento ambiental pode ser compreendido como o conjunto de atividades realizadas para obter conhecimento e acompanhar sistematicamente a situação dos recursos naturais. Com isso, é possível proporcionar aos recursos monitorados sua preservação, mitigar impactos e também garantir o seu uso de maneira sustentável.
Neste post vamos entender a quais atividades produtivas o monitoramento ambiental está relacionado, as principais formas de realizar um monitoramento e suas vantagens, quais as inovações e tendências relacionadas ao tema, e ainda estudos relacionados ao sensoriamento remoto para monitoramento ambiental.
Quais as vantagens do monitoramento ambiental realizado a partir do espaço?
São diversas as atividades humanas e produtivas que necessitam de uma solução para o monitoramento ambiental. Elas são advindas de exigências legais atreladas ao processo de licenciamento ambiental do empreendimento, ou ainda por questões de compliance ambiental, visando acesso à mercados diferenciados ou obtenção de crédito e investimentos.
Como exemplos de atividades que frequentemente necessitam de uma solução de monitoramento ambiental podemos destacar as atividades industriais (extração e transformação), obras civis (construção de rodovias, ferrovias e linhas de transmissão), serviços de utilities, atividades agropecuárias e atividades envolvendo a extração e uso dos recursos naturais (silvicultura, exploração florestal).
Convencionalmente, os programas de monitoramento ambiental são desenvolvidos de duas formas:
(1) baseados principalmente na coleta de dados em campo, com posterior análises conduzidas em laboratório ou no escritório; ou
(2) através do sensoriamento remoto.
Apesar de a coleta de dados em campo ser a prática mais comum entre as empresas e empreendimentos, este tipo de abordagem consome grande quantidade de recursos humanos e financeiros, além de apresentar limitações. Dependendo do objetivo do monitoramento, podemos citar algumas dificuldades relacionadas:
- Baixa representatividade espacial e temporal na maioria dos casos;
- Coleta de dados de maneira intrusiva, havendo interação com o ambiente monitorado; e
- Dificuldade de acesso o que pode impossibilitar à coleta de dados em locais de interesse.
A alternativa é o sensoriamento remoto, uma abordagem já bem difundida que apresenta grande potencial para o desenvolvimento de aplicações para o monitoramento ambiental. É feita a partir do uso de dados e imagens coletados por sensores a bordo de satélites.
O monitoramento ambiental por Sensoriamento Remoto
O monitoramento ambiental por sensoriamento remoto se baseia no processamento de dados e imagens adquiridas por sensores a bordo de satélites e outros tipos de plataformas, a fim de se extrair informação sobre alvos na superfície terrestre ou processos de interesse ao longo do tempo.
É importante ressaltar que o monitoramento por sensoriamento remoto não é aplicável à todas as situações existentes ou exigidas em um monitoramento de grande complexidade. Em alguns casos, a técnica é utilizada de maneira complementar ao método convencional de monitoramento. Em outros, pode suprir totalmente a necessidade de idas a campo e gastos com análises laboratoriais ou no escritório.
As principais vantagens desta abordagem em relação à abordagem convencional são:
- Maior representação espacial da área monitorada;
- Maior frequência na obtenção de dados;
- Cobertura de grandes áreas;
- Coleta de dados de maneira não intrusiva e sistemática;
- Possibilidade de aquisição de informação em áreas de difícil acesso;
- Possibilidade de redução de custos atrelados aos programas de monitoramento;
- Maior rapidez na disponibilização da informação aos tomadores de decisão.
Dentre as aplicações de imagens coletadas por satélites para o monitoramento ambiental podemos destacar o monitoramento da qualidade da água em reservatórios e outros tipos de corpos hídricos, o monitoramento da vegetação em áreas de impacto direto e indireto de empreendimentos (áreas de mineração, construção de rodovias e linhas de transmissão de energia), o monitoramento de conformidade ambiental em estabelecimentos agropecuários e propriedades agrícolas, entre outros.
Alguns exemplos:
Floração de algas no reservatório da UHE Tucuruí, próximo à cidade de Breu Branco no Pará. Observada pelo Sentinel-2, sensor MSI, em 20/04/2017. Composição cor verdadeira R4G3B2:
Área de impacto direto de atividade de extração mineral na região de Carajás, Pará. Observado em 09/07/2017. Composição cor verdadeira. Fonte: Google Earth:
Vantagens do monitoramento ambiental por Sensoriamento Remoto
Um aspecto muito positivo com relação ao monitoramento ambiental por sensoriamento remoto é o fato de que atualmente existem diversas missões de satélites ativas, disponibilizando (publicamente ou comercialmente) dados e imagens com diferentes características e resoluções espaciais, espectrais e temporais. Como missões de destaque podem ser citadas as missões Landsat da Agência Espacial Americana (NASA), Sentinel da Agência Espacial Europeia (ESA) e CBERS da parceria Brasil e China, que disponibilizam publicamente série históricas de imagens coletadas, na forma de produtos padronizados em arquivos georreferenciados, pronto para serem consumidos pelo usuário final.
Outro aspecto importante é a disponibilidade cada vez maior de sensores com com diferentes características, o que possibilita à coleta dos mais variados tipos de dados e imagens, ampliando as possibilidades de aplicações para fins de monitoramento ambiental. Os principais tipos de sensores utilizados, características e aplicações para o monitoramento ambiental são apresentados no Quadro abaixo:
| Tipo de sensor | Características | Exemplos de aplicações |
| Óptico multi e hiperespectral | Coleta informação nas faixas espectrais do visível e infravermelho próximo e de ondas curtas. O sol é a principal fonte de energia utilizada neste tipo de imageamento, sendo possível coletar dados apenas durante o dia. Sofre influencia das condições meteorológicas, sendo incapaz de coletar imagens em períodos nublados. | – Monitoramento de aspectos quantitativos (p.ex. supressão e regeneração) e qualitativos (p.ex. detecção de espécies de interesse ) da vegetação; – Monitoramento da qualidade da água; – Monitoramento de processos erosivos. |
| Termal | Registra à energia emitida pelos alvos da superfície terrestre, sendo capaz de adquirir dados durante o dia e à noite. | – Monitoramento de focos de queimadas; – Monitoramento de ilhas de calor; – Monitoramento de fontes de poluição térmica em corpos hídricos. |
| RADAR (RAdio Detection And Ranging) | É considerado um sensor ativo, possuindo fonte de energia própria, sendo portanto capaz de coletar dados durante o período noturno. Registra à energia na faixa das microondas, sendo capaz de coletar informação independente das condições meteorológicas. | – Monitoramento de biomassa e carbono florestal; – Monitoramento de aspectos quantitativos e qualitativos da vegetação; – Monitoramento de movimento de massas; |
| LiDAR (Light Detection And Ranging) | É considerado um sensor ativo, possuindo fonte de energia própria, sendo portanto capaz de coletar dados durante o período noturno. É capaz de coletar informação independente das condições meteorológicas. | – Monitoramento de biomassa e carbono florestal; – Monitoramento de aspectos quantitativos e qualitativos da vegetação; |
Tendências tecnológicas
Com relação às tendências tecnológicas na forma de aquisição de dados através de sensoriamento remoto podemos destacar o advento e massificação do uso de nanossatélites. Estes são satélites miniaturizados que podem ser operados na forma de constelações, ampliando a forma de imageamento da superfície da Terra de uma forma jamais vista. Como case de sucesso pode ser destacada a empresa da Califórnia Planet, que opera mais de 150 nanosatélites organizados em diferentes constelações, e fornece dados e produtos em uma combinação única de alta resolução espacial e frequência de imageamento.
Por sua vez, com relação às tendências tecnologias para armazenamento e processamento de dados podemos destacar a disponibilização das principais coleções de imagens de satélites em serviços de armazenamento e processamento em nuvem, como o Earth on AWS, da Amazon, Google Earth Engine, da Google.
Entre as vantagens de desenvolver soluções de monitoramento baseadas nesse tipo de tecnologia podem ser destacadas a facilidade de manipulação de grandes volumes de dados sem necessidade de transferência de arquivos (download), processamento utilizando capacidade computacional da nuvem, possibilidade de desenvolver algoritmos utilizando plataformas de machine learning e deep learning amplamente utilizadas (p.ex. PyTorch e Tensorflow).
O time da CERTI está capacitado para desenvolver soluções de monitoramento ambiental utilizando o estado da arte no que diz respeito à aquisição e processamento de dados de satélite. Caso tenha interesse em saber mais sobre os projetos desenvolvidos, entre em contato conosco:[email protected]
