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Silvestre Gorgulho

Inteligência artificial torna mais preciso o mapeamento da intensificação agrícola no Cerrado (34 notícias)

Publicado em 17 de setembro de 2023

Por Rodrigo Gorgulho

Recorte de imagem HLS, composição em cor verdadeira (Bandas 4-3-2), de 26 de janeiro de 2022 no município de Sorriso (MT)

Metodologia pioneira, desenvolvida com suporte da Inteligência Artificial (IA), permitiu o alcance de um nível de acurácia de até 97%, quando aplicada em análises de imagens de satélite do Cerrado do município de Sorriso (MT), um dos principais produtores agrícolas do País. A acurácia é um aspecto relevante nos levantamentos realizados por meio de sensoriamento remoto.

A ferramenta atribui maior precisão aos estudos, monitoramento e planejamento relacionados ao uso da terra e à prática da intensificação agrícola, e contribui para a tomada de decisão, nas esferas pública e privada, com base em informações geoespaciais qualificadas.

A metodologia foi desenvolvida com algoritmos de classificação digital de imagens de satélites baseados em IA. Resulta do trabalho de pesquisadores da Embrapa , Universidade Estadual de Campinas ( Unicamp ), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais ( Inpe ) e Universidade Federal de Uberlândia ( UFU ), publicado na revista International Journal of Geo-Information ( IJGI ), no número de julho de 2023, com acesso gratuito para o público em geral.

“Os resultados demonstram a robustez da metodologia desenvolvida com foco na identificação de processos de dinâmica de uso da terra, como a intensificação agrícola”, avalia o pesquisador Édson Bolfe , da Embrapa Agricultura Digital , e coordenador do projeto Mapeamento agropecuário no Cerrado via combinação de imagens multisensores – MultiCER, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo ( Fapesp

Bolfe explica que, dentre os principais diferenciais da metodologia, está a geração de uma base de dados geoespaciais ampliada a partir de imagens harmonizadas dos satélites Landsat, da Agência Aeroespacial dos Estados Unidos ( NASA ), e Sentinel-2, da Agência Espacial Europeia ( ESA ), denominada de HLS, e a utilização de algoritmos de classificação digital baseados em IA. A abordagem viabilizou o mapeamento dos cultivos agrícolas em três diferentes níveis hierárquicos, indicando áreas com uma, duas e até três safras no mesmo ano agrícola.

A sucessão de safras de diferentes culturas agrícolas em uma mesma área e no mesmo calendário agrícola, visando aumentar a produção sem envolver a supressão de novas áreas nativas, é uma prática crescente no Brasil, e os seus mapeamento e monitoramento podem nortear tomadores de decisão em análises voltadas ao planejamento agroambiental, em especial.

Síntese da abordagem metodológica gerada para o mapeamento da intensificação agrícola

Agilidade e precisão, o papel do AgroTag

Produtos de sensoriamento remoto e modelos de IA para classificação de imagens pixel-a-pixel têm demonstrado elevada confiabilidade no mapeamento agrícola, explica Bolfe. Com HLS é possível obter até duas imagens por semana nas mesmas regiões agrícolas de interesse.

Um dos desafios da equipe de pesquisa está na obtenção de informações qualitativas e quantitativas de campo, que são fundamentais no sensoriamento remoto na agricultura. Para isso, os pesquisadores utilizaram o aplicativo AgroTag , desenvolvido pela Embrapa Meio Ambiente para conferir agilidade e precisão ao mapeamento das principais culturas agrícolas em escalas regional e nacional.

“Algoritmos baseados em IA dependem fortemente de uma quantidade massiva de dados de entrada para a realização dos chamados ‘treinamentos'. Esses últimos são processos nos quais dados amostrais de referência, ou verdades de campo, são utilizados para ensinar os algoritmos a identificar os alvos sob investigação em grandes áreas, nesse caso utilizando imagens de satélite, ou seja, mapeamento em larga escala”, comenta Luiz Eduardo Vicente, pesquisador da Embrapa Meio Ambiente, especialista em sensoriamento remoto e um dos coordenadores do projeto AgroTag.

Nesse sentido, segundo Vicente, o uso do AgroTag foi fundamental, pois permitiu a coleta rápida e precisa de informações de campo, como o tipo de uso e cobertura da terra em cada ponto amostral, transferindo-as automaticamente para a nuvem de dados on-line, viabilizando seu uso nos referidos algoritmos.

Em contraposição aos métodos de coleta tradicionais, o AgroTag representou, durante o projeto, um incremento de 25% a mais de áreas amostradas. “O projeto reafirma um dos motivos pelos quais o Agrotag foi criado”, destaca Vicente.

Propriedades da Imagem

Exemplos de cultivos agrícolas produzidos na segunda e terceira safras, no município de Sorriso-MT, em junho de 2022. Fotos Crédito: Taya Parreiras, 2022.

Mapeamentos dinâmicos

“O estudo mapeou a produção agrícola de 2021-2022 em Sorriso/MT, município escolhido por sua relevância econômica e agroambiental no contexto do Cerrado e do País”, destaca Edson Sano , pesquisador da Embrapa Cerrados e membro do projeto MultiCER.

A maioria dos mapeamentos existentes não acompanha a evolução das práticas de intensificação agrícola “poupa-terra” – como a produção de até três safras na mesma área – ficando no nível da primeira safra. “Alguns levantamentos evoluíram para a identificação do número de safras plantadas, sem, no entanto, detectar as culturas específicas”, finaliza Sano.

“Para produzir mapeamentos dinâmicos, detalhados e precisos, é necessário um grande volume de informações de 'verdade terrestre', que são amostras rotuladas dos tipos de uso ou cobertura da terra, obtidas durante atividades de campo”, observa Taya Parreiras, doutoranda no Instituto de Geociências da Unicamp e membro do Projeto MultiCER.

São necessárias ainda, de acordo com a pesquisadora, séries temporais regulares de imagens de satélite de alta resolução temporal e, nesse sentido, a harmonização de dados Landsat e Sentinel-2 é uma abordagem diferenciada. Taya Parreiras indica que, para lidar com a dimensão desses bancos de dados e informações, algoritmos de aprendizado de máquina, tais como Random Forest ou Extreme Gradient Boost, são fundamentais.

“Como parte da IA, esses algoritmos são capazes de analisar e aprender padrões espectrais e texturais complexos a partir de conjuntos de dados agrícolas extensos e variados, permitindo a identificação precisa de diferentes tipos de culturas, condições do solo e variáveis ambientais”, argumenta.

O Random Forest, ao criar várias árvores de decisão independentes e combiná-las, consegue produzir estimativas mais confiáveis. O Extreme Gradient Boost também cria diversas árvores de decisão, mas com a vantagem de permitir que aquelas com baixo poder de predição sejam ajustadas. “Ambos os algoritmos são altamente escaláveis, o que lhes permite processar grandes volumes de dados rapidamente, contribuindo para a geração de mapas agrícolas detalhados e atualizados”, conclui.

Classificação digital de uso e cobertura da terra, com ênfase nas lavouras de segunda safra no Município de Sorriso (MT) em janeiro de 2022, gerada a partir de imagens HLS e algoritmos baseados em inteligência artificial.

Valéria Cristina Costa (MTb. 15533/SP)

Embrapa Agricultura Digital

Contatos para a imprensa

valeria.costa@embrapa.br

Cristina Tordin (MTb. 28499/SP)

Embrapa Meio Ambiente

Contatos para a imprensa

Cristina.tordin@embrapa.br

ABEEÓLICA: 2023 DEVE ENCERRAR COM 29 GW DE CAPACIDADE INSTALADA

Quando até os grandes navios cargueiros começam a ser movidos a vela (energia eólica) a Empresa de Pesquisa Energética anuncia que, em 2020, a energia eólica foi a terceira maior fonte de geração de energia elétrica no Brasil. Ela foi responsável por 8,8% do total consumido pelo País (a hidrelétrica foi a principal, com 65,2%, seguida da biomassa, com 9,1%). É a modernidade. E a Abeeólica anuncia que este ano deve encerrar com 29 GW de capacidade instalada.

Elbia Gannoum, presidente executiva da Abeeólica, está entusiasmada como o setor: “No ano passado, batemos recorde de 4 GW instalados e, para este ano, esperamos atingir novo recorde, superando esse número”. Segundo a dirigente da Abeeólica, o ano de 2023 deve encerrar com 29 GW de capacidade instalada. “Essa é a nossa previsão em termos de potência, e isso é superior a R$ 28 bilhões, porque cada gigawatt de eólica instalada é da ordem de R$ 7 bilhões”, explica Elbia Gannoum.

DADOS DA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA EÓLICA:

A geração de energia passou da marca de 20 GW de capacidade instalada em novembro de 2021. São 751 parques eólicos e mais de 8,8 mil aerogeradores no País. A entidade ainda estima que, até 2026, o Brasil terá pelo menos 32 GW de capacidade instalada, considerando os contratos já assinados.

Em 2020, a energia eólica foi a terceira maior fonte de geração de energia elétrica no Brasil, responsável por 8,8% do total consumido pelo País, sendo a hidroelétrica a principal, com 65,2%.

Em dias de geração recorde, a energia eólica já chegou a abastecer cerca de 20% do País durante todo o dia.

CONSTRUÇÃO – Como se produz energia elétrica a partir dos ventos? Bem, uma usina eólica é composta por uma torre e todo o equipamento que ela precisa para gerar energia elétrica. Por partes: a torre é a principal e mais complexa para ser instalada, pois podem atingir diversas alturas. Precisa ser alta o suficiente para alcançar os ventos mais fortes da região onde vai ser instalada. É feita de metal ou de concreto. A segunda opção é mais utilizada para projetos mais altos, já que é preciso sustentar o peso do resto da estrutura. As pás eólicas são lâminas em forma de aerofólio que aproveitam a energia eólica e acionam o rotor de uma turbina.

Pás para torres que geram energia eólica.

Com 29 parques eólicos e 327 aerogeradores, o município de João Câmara (RN) é um dos maiores complexos de energia eólica do Brasil.

CAPTAÇÃO – A captação e utilização da energia eólica para geração elétrica é feita por meio de aerogeradores (turbinas eólicas), que são alimentadas pelas hélices (ou pás) da usina. Elas têm o papel central de se movimentar com a força do vento para o rotor e o eixo principal, o qual está conectado a uma caixa multiplicadora que aumenta a velocidade de rotação.

ROTAÇÃO – A rotação transforma a energia cinética dos ventos em força mecânica e, então, em energia elétrica, por meio dos aerogeradores. Dentro deles há dois ímãs que fazem o processo de indução eletromagnética para gerar eletricidade em corrente alternada.

BRASIL NO RANKING

Segundo a presidente da Abeeólica, o Brasil ocupa desde 2021 a sexta posição no ranking mundial em capacidade instalada de energia eólica. “Agora fica mais desafiador para o país ultrapassar essa marca e se aproximar dos dois primeiros colocados, que são a China e os Estados Unidos”, comenta Elbia Gannoum.

De 2011 a 2020, foram feitos investimentos no setor eólico de US$ 35,8 bilhões. Esses recursos movimentaram na economia brasileira em R$ 321 bilhões, dos quais R$ 110,5 bilhões foram investimentos diretos na construção de parques eólicos.

Segundo Elbia, para cada megawatt instalado, são criados 10,7 empregos. No período de 2011 a 2020, foram gerados quase 190 mil empregos no setor.

A FORÇA DA ENERGIA EÓLICA

Na terra, no mar e nos transportes marítimos

Navegar é preciso. Além da precisão – exatidão e rigor técnico – é preciso e indispensável diminuir os custos das operações para que tudo corra bem. E tem mais: além da diminuição dos custos, há necessidade de buscar a sustentabilidade, reduzindo o consumo de combustíveis fósseis. A energia eólica é gerada a partir da energia cinética dos ventos que movimenta as pás e ativa os aerogeradores (turbinas) . Esse movimento gera energia mecânica, que é transformada em energia elétrica por meio da indução eletromagnética que ocorre em um gerador. Mas, no caso dos navios, o uso da energia eólica tem duas modalidades: 1) como no passado, o uso de grandes velas para movimentar a embarcação. 2) ou a energia eólica (ou também solar) para carregar baterias para impulsionar os navios. O fato é que a modernidade chegou e a tecnologia alternativa avança pela necessidade dos navios diminuírem em até 30% o consumo de combustíveis fósseis.

NAVIO CARGUEIRO MOVIDO A VENTO ESTREIA VIAGEM AO BRASIL

Desde 2019, a Cargill, Mitsubishi, BAR Tech e a Yara Marine trabalham no desenvolvimento de uma nova tecnologia de propulsão auxiliada pelo vento para seus navios cargueiros. A parceria entre as quatro gigantes surtiram o efeito e, agora em 2023, navios cargueiros se lançam ao mar com a implantação de dois propulsores eólicos que aceleram significativamente o impulso rumo a descarbonização. A sustentabilidade avança e o meio ambiente agradece.

Viagem inaugural do navio movido a vento. O Pyxis Ocean é equipado com velas especiais gigantes, chamadas WindWings, e partiu da China. Deve chegar ao porto de Paranaguá no final de setembro (Foto: Divulgação/Cargill)

O FUTURO CHEGOU. A VOLTA DAS VELAS

A tecnologia para propulsão de grandes cargueiros volta ao passado utilizando velas. Além da energia eólica, outras tecnologias estão em experimento, como o navio da Tesla, cargueiro alimentado por baterias que podem ser carregadas por energia solar e eólica. O fato é que a modernidade nos grandes transportes marítimos chegou.

O combustível fóssil perdendo espaço nos mares pelo uso das velas ou, como na foto, de baterias carregadas por energia solar ou eólica.

A FORÇA MOTRIZ DOS NAVIOS

No início, a força era do braço do homem com remos. Depois vieram as velas das caravelas. Há uns 200 anos, os navios começaram queimando combustíveis fósseis. Primeiro o carvão para aquecer caldeiras e depois o diesel dos motores de explosão. A modernidade dos combustíveis fósseis significava também muita poluição, pois navios queimam óleo pesado não muito refinado. Isso significa uma alta poluição pela grande quantidade de óxido de enxofre e compostos de óxido de azoto quando queimado, ou seja, emissão alta de CO2. Para uma frota mundial de navios calculada em 100 mil embarcações de grande porte, a poluição está na casa de 830 milhões de automóveis usando gasolina.

VELAS DE ROTOR

As inovações não param. A empresa de transporte marítimo global Maersk programa instalar “velas de rotor” para um de seus petroleiros, como uma forma de reduzir os custos de combustível e emissões de carbono. A empresa de tecnologia, a Norsepower, finlandesa, diz que este é o primeiro sistema de ‘retrofit' de energia eólica num petroleiro”. E o tema hoje mexe com a indústria naval. O vento volta a ser estudado como o grande propulsor das grandes embarcações.

Ilustração: rotaractclubpalmaresdosul.blogspot.com

NAVIO CARGUEIRO ‘MOVIDO A VENTO' ESTREIA EM VIAGEM AO BRASIL

No final de setembro, o porto de Paranaguá, no Paraná,

recebe viagem-teste de primeiro navio cargueiro “movido a vento”.

(Reportagem da BBC Londres) Um navio de carga equipado com velas especiais gigantes movidas a vento partiu em sua viagem inaugural. A empresa de transporte marítimo Cargill, que fretou a embarcação, diz esperar que a tecnologia ajude a indústria a caminhar em direção a um futuro mais verde.

O uso das grandes velas (ou “asas”) WindWings, de design britânico, visa a reduzir o consumo de combustível e, portanto, a pegada de carbono do transporte marítimo.

Estima-se que a indústria seja responsável por cerca de 2,1% das emissões globais de dióxido de carbono (CO2).

A primeira jornada do navio Pyxis Ocean será da China para o Brasil — e servirá como o primeiro teste da tecnologia no mundo real.

Dobradas quando o navio está no porto, as velas são abertas depois da embarcação zarpar. Elas têm 37,5 metros de altura e são construídas com o mesmo material das turbinas eólicas, o que as torna mais duráveis.

Permitir que uma embarcação seja levada pelo vento, em vez de depender apenas de seu motor, pode reduzir as emissões de um navio de carga em até 30%.

Jan Dieleman, presidente da Cargill Ocean Transportation, disse que a indústria está em uma “jornada para descarbonizar”. Ele admite não haver uma “bala de prata”, mas disse que essa tecnologia demonstra a rapidez com que as coisas estão mudando.

“Cinco, seis anos atrás, se você perguntasse às pessoas sobre descarbonização, elas diriam ‘bem, vai ser muito difícil, não vejo isso acontecendo tão cedo'”, disse ele à BBC.

TECNOLOGIA BRITÂNICA

Duração da viagem do ‘Pyxis Ocean': mais ou menos seis semanas para chegar ao Brasil.

A tecnologia usada na embarcação foi desenvolvida pela empresa britânica BAR Technologies, que surgiu da equipe do velejador britânico Ben Ainslie na Copa América de 2017, uma competição chamada por muitos de “Fórmula 1 dos mares”.

“Este é um dos projetos mais lentos que já fizemos, mas sem dúvida com o maior impacto para o planeta”, disse à BBC o chefe da equipe, John Cooper, que trabalhava para a McLaren, da Fórmula 1.

Ele acredita que esta viagem marcará uma virada para a indústria marítima.

“Prevejo que até 2025 metade dos novos navios serão encomendados com propulsão eólica”, disse ele.

“A razão pela qual estou tão confiante é a economia – uma tonelada e meia de combustível por dia. Com quatro ‘asas' em uma embarcação, são seis toneladas de combustível economizadas, ou seja, 20 toneladas de CO2 economizadas. Por dia. Os números são enormes.”

“A energia eólica pode fazer uma grande diferença”, diz Simon Bullock, pesquisador de navegação no Tyndall Centre, na Universidade de Manchester. Ele disse que novos combustíveis mais limpos levarão tempo para surgir, “então temos que mergulhar de cabeça em medidas operacionais em navios existentes, como modernizar embarcações com velas, pipas e rotores”. (BBC – Londres