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Amazônia: imagens de satélite como informação para proteger e prevenir acidentes ambientais

O que é a pesquisa

Áreas inundáveis são aquelas que recebem periodicamente a entrada lateral das águas de rios e de lagos, da precipitação direta ou de lençóis subterrâneos, sendo de particular interesse na Amazônia aquelas associadas a rios e lagos. As variações físico-químicas resultantes do fenômeno de cheias e vazantes periódicas, caracterizam, na região, um sistema singularmente distinto hidrológica e geologicamente.

A área que envolve esse estudo está localizada na planície aluvial do Rio Solimões, estado do Amazonas, no trecho Coari-Manaus, e compreende os municípios de Codajás, Anori, Beruri, Anamã e Coari. Essa região integra a rota de escoamento de óleo cru e gás liquefeito de petróleo (GLP), produzido na Província Petrolífera de Urucu, desde o Terminal do Solimões (Tesol) até a Refinaria de Manaus Isaac Sabbá (Reman). O acesso ao local se dá, principalmente, por meio de transporte aéreo ou aquático, em razão da influência da sazonalidade do ciclo hidrológico, que tem como consequência uma grande variação do nível dos rios.

A visualização científica, tradicionalmente definida como a representação pictórica de dados e informações, evoluiu simultaneamente com os avanços científicos e tecnológicos da área da informática e da computação gráfica, das quais congrega as técnicas computacionais. Hoje é uma área dinâmica, em plena expansão, caracterizada por linhas de pesquisa recentes e bastante sofisticadas. Suas aplicações visam, sobretudo, possibilitar a análise visual e a exploração de dados coletados da natureza ou obtidos a partir do processamento científico.

Para promover a visualização de um fenômeno hidrológico na Amazônia que varia de acordo com as estações do ano e, por meio dessas imagens, verificar a influência do pulso exercida pelas cheias e vazantes na constituição da paisagem limnológica, pesquisadores do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (Coppe), da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) trabalharam no Programa Potenciais Impactos e Riscos Ambientais da Indústria do Petróleo e Gás na Amazônia (Piatam).

O Programa Piatam reúne diversas instituições de ensino e pesquisa que trabalham em rede e, em parceria com a Petrobras. Caracterizado como programa de pesquisa socioambiental, visa ao desenvolvimento de técnicas de proteção e de prevenção de acidentes ambientais e sociais na Amazônia, com a atenção voltada, entre outras questões, à exploração e à produção de petróleo à margem do Rio Solimões.

Diante das condições expostas, a Coppe/UFRJ propôs o estudo, a adaptação e a aplicação de modelos ambientais, a partir de técnicas computacionais, para aumentar o entendimento da influência exercida pelas variações sazonais do ciclo hidrológico nas áreas afetadas pela inundação do Rio Solimões, que são as mais sensíveis a derramamentos de óleo.

A proposta do método de visualização científica teve como objetivos gerais:

• a geração de novas imagens para preencher as lacunas temporais existentes entre as imagens de satélites adquiridas;
• a representação, em escala diária, das condições hidrológicas da região onde podem ocorrer possíveis impactos ambientais; e,
• a contribuição efetiva para monitoramentos sistemáticos e planos de contingência na eventualidade de derramamentos de óleo.

Como é feita a pesquisa

Para o estudo da dinâmica sazonal do ciclo hidrológico, foram utilizados mosaicos georeferenciados de imagens do satélite JERS-1 SAR, correspondentes às épocas de seca, enchente, cheia e vazante do rio. Esses materiais foram selecionados para visualização com o uso do algoritmo de Morphing.

Além da visualização, o procedimento criou uma adequação morfológica de um mosaico a outro, obedecendo a sequência do ciclo hidrológico e combinando linearmente características selecionadas nas imagens de origem e destino. O processo completo foi exibido em forma de animação, com a subsequente conversão dos arquivos de vídeo em uma sequência de imagens, o que permitiu também selecionar imagens intermediárias correspondentes a um cenário de interesse. Por meio desse método de interpolação linear com o qual o Morphing trabalha, foram geradas novas imagens intermediárias no tempo às pré-existentes.

A essência do processo consiste em transformar um objeto ou uma imagem inicial em um objeto ou imagem final, por meio de técnicas computacionais (imagem / objeto origem à imagem / objeto destino), de forma a convencer o olho humano de que o primeiro foi convertido no segundo de maneira contínua e suave.

Portanto, o algoritmo Morphing tem como objetivo gerar uma animação, transformando, sucessivamente, um objeto em outro. A entrada de dados é composta por duas imagens, por uma lista mapeada das características correspondentes aos objetos nas duas imagens introduzida pelo usuário e por um valor entre 0% e 100%, que indica o grau de transformação do primeiro objeto no segundo. O algoritmo aplica uma distorção (warping) em cada imagem e promove sua combinação em um só produto por meio de uma operação de blending.

O Virtual Dub - programa que transforma determinados tipos de arquivos em imagens e vídeos sequenciais - possibilitou a conversão dos arquivos em uma sequência de imagens e propiciou, ainda, recuperar uma imagem intermediária no tempo aos mosaicos JERS-1 SAR pré-existentes, para o estudo de cenários hidrológicos de interesse.

Importância da pesquisa

A relevância científica do trabalho fica evidenciada por apresentar alternativas de representação gráfica de um fenômeno que tem implicações, diretas e indiretas, na ecologia da planície aluvial.

Além disso, o estudo possibilita o monitoramento de ambientes onde ocorre o fenômeno hidrológico de cheias e secas, bem como a adoção de medidas mitigadoras de possíveis impactos ambientais causados por ações antrópicas. Outra vantagem da pesquisa é o fornecimento de informações que podem ser tomadas como referências a futuros trabalhos dessa natureza.

Na visualização científica, por apresentar diversas facetas e recursos para o mapeamento de informações, o produto resultante consiste em uma ferramenta eficiente, tanto no monitoramento de áreas sujeitas a impactos ambientais, como no planejamento e no estudo desses impactos.

Finalmente, a pesquisa também se destaca pela oportunidade de correlacionar os parâmetros do experimento com as características físicas da área estudada e a consideração da variabilidade espacial e temporal dos processos hidrológicos da região amazônica.

Texto de divulgação científica publicado em 26 de junho de 2007.