RELATÓRIO DO TRABALHO DE CAMPO:

VALIDAÇÃO DOS FOCOS DE CALOR EM RORAIMA – 2013

PEDRO AUGUSTO LAGDEN DE SOUZA

pedro.lagden@cptec.inpe.br

FABIANO MORELLI

Fabiano.morelli@cptec.inpe.br

Datas das saídas para campo - Terrestre: 27 e 28 de fevereiro de 2013

Datas das saídas para campo - Aéreas: 01 e 04 de março de 2013

INTRODUÇÃO

Este relatório visa mostrar o quanto é importante à validação de focos de calor detectados pelo INPE – Instituto Nacional de pesquisas Espaciais. O objetivo deste trabalho é a analise e cruzamento das detecções de focos de calor por satélites com visitas a campo em determinadas áreas que já foram queimadas ou que estão queimando.

Neste contexto, o trabalho foi desenvolvido com o objetivo de Participar do Centro Integrado Multiagências RORAIMA –CIMAM/RR-2013 e fazer trabalho de campo com o apoio do PREVFOGO/IBAMA em parceria com o CPTEC/INPE (ver anexo 1).

Deste modo podemos aperfeiçoar nossos algoritmos de detecção e melhorar o uso destas informações para que clientes como Centro Nacional de Prevenção e Combate aos Incêndios Florestais – PREVFOGO/IBAMA possa se basear e melhor planejar suas ações de prevenção e combate a incêndios.

Também tem como objetivo gerar informações estatísticas de como as detecções de focos de calor por satélites se comportam quanto à localização e a distância verdadeira da área queimada. Para o caso de Roraima, este trabalho de campo também pode ser analisado para entender a relação dos focos de calor detectados com a vegetação, que envolve tanto áreas de lavrado quanto de Florestas, considerando os dados de omissão e comissão.

METODOLOGIA

A metodologia empregada neste trabalho é a visita a campo para a verificação e localização das áreas que já foram queimadas no estado de Roraima, e assim fazer um cruzamento com clusters (aglomerado de várias detecções) das várias imagens de satélites recebidas pelo INPE. Também existe a possibilidade de visualização de áreas com queimadas ativas, e com isso fotografa-las para posteriormente fazer um cruzamento com dados de detecção dos satélites recebidos pelo INPE.

Foram quatro dias de visitas a campo, sendo duas delas via terrestre e duas aéreas. Nos dias 27 e 28 de fevereiro de 2013 foram visitados por terra ao todo 3 agrupamentos, tendo um total percorrido de aproximadamente 200km. Nos dias 01 e 04 de março de 2013 foram visitados 39 agrupamentos via aérea, tendo um total percorrido de aproximadamente 1.770km.

Figura 1: Rotas realizadas no trabalho de campo

Todos os eventos foram documentados por fotografias georeferênciadas e dados de GPS para que posteriormente fossem comparadas com detecções de focos de calor feitas pelo INPE.

No total foram retiradas 1884 fotografias de 3 diferentes maquinas com as quais foram analisadas fazendo o cruzamento espacial com todos os agrupamentos visitados e queimadas ativas nas regiões de estudo.

Figura 2: Localização das fotografias retiradas no trabalho de campo

ANALISE E INTERPRETAÇÃO DE DADOS

Todos os dados coletados foram analisados em um programa de sistemas de informações geográficas chamado QGIS – Quantum GIS. Foi feito o cruzamento de vários informações como:

- Agrupamento de focos detectados pelo INPE

- Queimadas ativas

- Fotografias georeferenciadas

- Bases cartográficas da região de Roraima (rodovias, hidrografia, assentamentos, etc)

- GPS Trekking dos dias de trabalho

- Imagens MODIS 250m

1. Agrupamentos X Fotográfias

Comparando os agrupamentos visitados e fotos georeferenciadas tiradas no trabalho de campo, percebe-se que 95% dos agrupamentos (focos detectados e com junção em um buffer de 1km) tiveram fotos que comprovam o evento com um deslocamento de até 2km de distância.

Apenas 5% dos agrupamentos, ou seja, 2 eventos visitados não foram encontrados pela equipe que estava trabalhando neste projeto. Um destes locais era muito perto da cidade de Boa Vista e tendo apenas 3 focos em seu agrupamento, pode ter camuflado a visualização do evento. O segundo é em uma área de lavrado com muitas veredas e com apenas 4 detecções em seu agrupamento. Como estes eventos são muito frequentes neste tipo de vegetação e pode ter sido uma queimada sub arbórea, a visualização pode ter sido dificultada em sobrevoo pelo evento.

Dentre os resultados obtidos neste trabalho temos:

DatasAgrupamentos não validados

Agrupamentos validados

Agrupamentos visitados

27/02/2013 0 2 2

28/02/2013 0 1 1

01/03/2013 2 25 27

04/03/2013 0 12 12

TOTAL 2 40 42Tabela1 – comparação de agrupamentos validados pelas detecções do INPE

O gráfico para a Tabela1 é mostrado logo a seguir:

27/02/2013

28/02/2013

01/03/2013

04/03/2013TO

TAL

05

1015202530354045

Agrupamentos não validadosAgrupamentos validadosAgrupamentos visitados

Gráfico1 – comparação de agrupamentos validados X Agrupamentos visitados

2. Focos Ativos X Fotografias X Detecção de focos de Calor

Comparando queimadas ativas que foram sobrevoadas nos dias 01 e 04 de março de 2013 com fotos georeferenciadas e focos detectados pelos satélites entre estes mesmos dias, nota-se que em 23 casos, 16 (~70%) foram validados pelas detecções de pelo menos um satélite.

Figura 3: Exemplo de validação de detecção por satélite X queimadas ativas

A figura acima mostra a rota por onde o avião sobrevoo (em vermelho) e os focos de queimadas detectados pelos satélites (em rosa). Mais abaixo as fotografias que comprovam as detecções que neste caso foram 13 detecções feitas pelo satélite de referência (AQUA_M-T), 2 detecções pelo GOES-12 e 1 pelo GOES-13.

Outro caso validado com sucesso teve apenas uma detecção. O satélite que conseguiu detectar o evento foi o de referência (AQUA_M-T) e foi em uma área de abertura de estradas ao sul do estado de Roraima (vide figura 4).

Figura 4: Exemplo de validação de detecção por satélite X queimadas ativas

No entanto, ~30% destes eventos ativos não foram detectados pelos satélites. A maioria destes eventos não detectados são queimadas muito pequenas, que no seu interior existem pouca biomassa para sensibilizar o sensor de algum satélite, ou queimadas sub arbóreas, o que dificulta muito para que o satélite saiba da existência de alguma queimada acontecendo na área.

A seguir podemos notar alguns exemplos dos locais onde não foram detectados focos de queimadas pelos satélites do INPE.

Figura 5: Exemplo de eventos que não foram detectados pelos satélites.

Existe também a possibilidade da cobertura de nuvens atrapalhar a detecção no momento da passagem do satélite, pois nesta região (norte do país) é uma área muito propícia a acumular nuvens, principalmente no período vespertino quando as queimadas são mais ativas.

CONCLUSÃO

Comparando os agrupamentos visitados e fotos georeferenciadas tiradas no trabalho de campo, percebe-se que 95% dos agrupamentos (focos detectados e com junção em um buffer de 1 km) visitados tiveram fotos com latitude e longitude comprovando o evento em até de 1 a 2 km de distância.

Comparando também queimadas ativas, focos de calor detectados pelo INPE com todos os satélites nas datas entre 01 e 04 de março de 2013 e fotografias dos sobrevoos nos dias 01 e 04 de março de 2013, conclui-se que foram validados aproximadamente 70% dos casos. Outros 30% não foram detectados por outros motivos nos quais podem ser: cobertura de nuvens, queimadas sub arbóreas, queimadas de pequenos tamanhos e pouca biomassa e horário da passagem do satélite.

Neste mesmo contexto, a não detecção destes eventos podem ser supridos a partir de duas condições que foram implementadas no final de setembro de 2013:

- Melhoria no algoritmo das detecções dos satélites da série NOAA (15, 16, 18 e 19). (ver anexo 2).

- Implementação de detecções do satélite NPP (resolução de 700m) de orbita polar. Este satélite tem a cobertura de 4 passagens (2 diurnas e 2 vespertinas) por dia pelo território sul americano e com isso aumenta a possibilidade de detecção de focos em várias áreas não cobertas por outros satélites.

Para este ano de 2014, a verificação e validação destas duas modificações no sistema de detecção de focos de queimadas são de suma importância para ajustes e melhorias nos dados de queimadas que são disponibilizados a internet e aos usuários.

ANEXO 1

RELATÓRIO DO TRABALHO DE CAMPO:

VALIDAÇÃO DOS FOCOS DE CALOR EM RORAIMA – 2013

Ofício Convite e Relatórios de Viajem

ANEXO 2

RELATÓRIO DO TRABALHO DE CAMPO:

VALIDAÇÃO DOS FOCOS DE CALOR EM RORAIMA – 2013

Melhoria no algoritmo das detecções dos satélites da série NOAA (15, 16, 18 e 19)

Entre os dias 25/09 a 20/11 de 2013 foram processadas todas as imagens da série NOAA com uma nova metodologia de detecção de queimadas que estava sendo desenvolvida desde meados de 2011. Neste período também foram processadas em paralelo as mesmas imagens com o algoritmo que estava sendo usado desde 1998.

Este documento visa comparar para a região e entorno do estado de Roraima estes dois métodos de detecção e verificar a importância da mudança e melhoria do novo algoritmo para a região em questão.

Figura 1: Comparação entre algoritmo antigo (esquerda) e algoritmo novo (direita) – Setembro de 2011.

Figura 2: Comparação entre algoritmo antigo (esquerda) e algoritmo novo (direita) – Outubro de 2011.

Figura 2: Comparação entre algoritmo antigo (esquerda) e algoritmo novo (direita) – Novembro de 2011.

Comparando os dados da área em questão, temos:

Algoritmo Antigo

Algoritmo Novo

set/11 1 3out/11 31 104nov/11 11 17total 43 124

Tabela1 – comparação de focos detectados pelo algoritmo antigo X algoritmo novo

set/11 out/11 nov/11 total0

20

40

60

80

100

120

140

Algoritmo AntigoAlgoritmo Novo

Gráfico1 – comparação de focos detectados pelo algoritmo antigo X algoritmo novo

O resultado desta comparação mostra que nas datas estudadas o algoritmo novo teve um aumento de aproximadamente 300% em relação ao antigo. Neste mesmo contexto, a eliminação de ruídos com o novo algoritmo chega a quase 100% com relação ao sistema antigo, ou seja, detecção pelo sistema manual.

Com a previsão da volta do sistema automático de detecção de queimadas (novo algoritmo) para o inicio de fevereiro/2014, analises de campo e coletas de fotografias para validação destes focos seria de suma importância para o sistema de detecção de queimadas.