Utilização da série Altum da MicaSense para monitorizar e avaliar projectos de recuperação de turfeiras boreais

O Canadá tem o quarto maior valor estimado de recursos naturais do mundo, incluindo a maior área florestal intacta do mundo. A floresta boreal canadiana cobre mais de 270 milhões de hectares e alberga o segundo e o terceiro maiores complexos de turfeiras do mundo. Estes ecossistemas formadores de turfa contêm aproximadamente 147 Gt de carbono orgânico do solo, o que equivale a 56% do carbono orgânico armazenado em todos os solos canadianos (Tarnocai 2009).

Com a silvicultura, a exploração mineira e a extração de petróleo e gás entre as indústrias mais proeminentes, as políticas de utilização dos solos do Canadá visam proteger o ambiente através de um processo de recuperação de terras altamente regulamentado que assegura a restauração dos ecossistemas naturais depois de a área ter sido utilizada para extrair minerais, petróleo ou gás natural.

As empresas canadianas de petróleo e gás devem recuperar e monitorizar os locais de extração de recursos inactivos durante muitos anos após a conclusão das operações. Os esforços de recuperação de terras são rotineiramente avaliados através de levantamentos manuais da vegetação.

Para captar a variabilidade espacial e temporal em grandes áreas, os inspectores ecológicos montam e inspeccionam numerosas parcelas pequenas, o que pode levar uma pequena equipa a fazer o levantamento durante uma estação inteira.

O custo da mão de obra para estes levantamentos manuais é ampliado por dificuldades logísticas, uma vez que o terreno baixo das zonas húmidas requer veículos especializados de baixa perturbação do solo ou acesso por helicóptero durante o levantamento de campo. Frequentemente, acabam por amostrar apenas um subconjunto de todos os sítios devido a restrições orçamentais e logísticas, o que torna difícil e dispendioso tomar decisões fiáveis sobre o estado dos esforços de recuperação.

De acordo com o Dr. Cassidy Rankine, da Rankine Geospatial, uma empresa que fornece conhecimentos especializados em deteção remota para aplicações ambientais, o levantamento de campo de recuperação é um processo caro e moroso que pode ser muito melhorado com a utilização da tecnologia de drones. Rankine tem mais de dez anos de experiência a trabalhar com aplicações especializadas de deteção remota de redes de sensores terrestres, sistemas aéreos não tripulados, aeronaves tripuladas e tecnologias de satélite. Atualmente, trabalha com a equipa do Dr. Bin Xu equipa de peritos em recuperação de turfeiras boreais do Northern Alberta Institute of Technology (NAIT) em Edmonton, Alberta, e C-CoreO objetivo do projeto é testar a utilização de câmaras multiespectrais para classificar a vegetação das turfeiras e estimar a topografia e a hidrologia da superfície para facilitar os esforços de recuperação ecológica na paisagem boreal canadiana.

Este projeto visa criar um quadro para que os levantamentos aéreos multiespectrais se tornem a nova norma para os levantamentos de vegetação de recuperação em turfeiras. Os resultados obtidos pelo Dr. Xu e a sua equipa ajudarão a orientar os grupos reguladores canadianos para a recuperação de terrenos de petróleo e gás.

“O objetivo é obter inventários detalhados da composição da comunidade vegetal nestas turfeiras boreais de difícil acesso a pé e melhorar e/ou substituir o atual trabalho de levantamento de parcelas no solo”, diz Rankine.

O projeto

Num esforço para testar a eficácia da tecnologia de drones para a recuperação, a Rankine estabeleceu uma parceria com os especialistas em operações de UAV Osprey Integrity e optou por utilizar a série MicaSense Altum num DJI M210 para inspecionar 4 áreas de investigação de recuperação (2.000 acres no total) perto da cidade de Peace River, no norte de Alberta.

Rankine e a equipa da Osprey realizaram duas campanhas separadas de levantamento por UAV em julho de 2019 e outubro de 2019, a fim de captar dados de reflectância espetral ao longo das diferentes estações do ano que possam indicar diferentes camadas de vegetação e alterações nos padrões hidrológicos.

“Utilizámos a Altum porque oferecia a capacidade de obter dados fiáveis de reflectância espetral com a resolução espacial fina necessária para a análise de séries temporais padronizadas. A câmara Altum e a tecnologia do sensor de luz incidente ofereceram a melhor opção para a análise espacial, espetral e temporal para levantamentos precisos e significativos da vegetação neste tipo de paisagem”.

Dezenas de milhares de imagens de dezenas de voos foram processadas utilizando o Pix4D para produzir ortomosaicos de reflectância sub-decimétricos em 6 bandas espectrais de cada local. A equipa também utilizou coordenadas de controlo terrestre de um ortomapa de levantamento RTK sub-centímetro que foi processado em paralelo para evitar a necessidade de recolher pontos de controlo terrestre in-situ.

Este posicionamento de alta precisão dos dados permitiu a comparação repetida dos ortomapas, a fim de medir corretamente as alterações ao longo do tempo na vegetação da paisagem com a resolução espacial fina necessária para a análise da comunidade vegetal das turfeiras.

Os resultados

Os primeiros resultados indicaram que a utilização de UAVs com o sensor Altum gerou medições repetíveis e permitirá o levantamento de uma maior área de terreno (50x ou mais) com maior precisão, com a mesma quantidade de trabalho de base para avaliar o desempenho destes ecossistemas durante a recuperação.

A combinação do sensor de luz incidente e da calibração de reflectância do MicaSense Altum permitiu o desenvolvimento de procedimentos padronizados para avaliações de inventário de vegetação utilizando técnicas de levantamento aéreo não tripulado, o que representa uma enorme poupança de custos para a indústria de recursos naturais e para grupos ambientais que trabalham em conjunto para preservar estes importantes ecossistemas.

Ainda há muito trabalho a fazer para provar a eficácia desta tecnologia, com mais análises de dados e recolha de dados adicionais planeados para 2020 para o Dr. Rankine, a Osprey Integrity e os investigadores do NAIT e do C-Core. No entanto, os resultados preliminares sugerem que esta abordagem é muito promissora para melhorar a nossa capacidade de estudar e avaliar a integridade destas paisagens ricas em carbono para uma gestão sustentável dos recursos naturais nas grandes florestas boreais do norte do Canadá.