O trabalho original foi publicado no periódico Remote Sensing sob o título Regional mapping and spatial distribution analysis of canopy palms in an Amazon forest using deep learning and VHR images e pode ser consultado em livre acesso no link seguinte https://www.mdpi.com/2072-4292/12/14/2225. A pesquisa foi liderada por Fabien Wagner, egresso da DSR/OBT/INPE e atual pesquisador da Funcate (Fundação de Ciência, Aplicações e Tecnologia Espaciais), com a participação dos pesquisadores Ricardo Dalagnol, Annia Streher, egressos da PGSER/INPE e do pesquisador da OBT/INPE, Luiz Aragão; além de Oliver Phillips e Emanuel Gloor da Universidade de Leeds (Inglaterra) e de Ximena Tagle Casapia da Universidade de Wageningen (Países Baixos - Netherlands) e do Instituto Proboscques (Peru).

Segue abaixo um resumo apresentado pelos autores:

Foi realizado pela primeira vez o mapa de todas as palmeiras do dossel de uma floresta tropical na escala regional, em uma área de cerca de 3.000 km² localizada entre os estados de Rondônia e Mato Grosso. Para realizar o mapa foi utilizado um algoritmo de inteligência artificial chamado U-net e imagens de satélite de altíssima resolução (0,5 metros) do satélite GeoEye do ano 2012. O mapa resultante desse trabalho pode ser visualizado na figura abaixo onde a escala de cores indica a quantidade de palmeiras por hectares no dossel da floresta (um pixel representa um hectare – área equivalente a 100 x 100 metros) e em preto foram mascaradas as áreas consideradas como não-floresta, como rios e pastos.

 Baseado no mapa, foi quantificado que as palmeiras do dossel cobrem 6,4% do dossel da floresta e estão distribuídas em mais de dois milhões de polígonos que podem representar um ou mais indivíduos. Nessa escala, pode ser observado o padrão de distribuição espacial regional das palmeiras, o que não é visível a olho nu nas imagens de satélite nem observável em campo. De maneira geral, a distribuição das palmeiras em grande escala dentro da floresta nessa região indica uma paisagem relativamente intocada, embora a região como um todo esteja criticamente ameaçada por causa de sua localização entre duas frentes de desmatamento. O mapa foi também utilizado para analisar a densidade de palmeira nas florestas secundárias (aquelas que crescem após o desmatamento) dessa região, identificadas a partir dos dados de desmatamento PRODES. Destaca-se, por fim, que o mapa contribui para responder uma questão fundamental de ecologia, que é a de identificar os mecanismos ecológicos que influenciam a distribuição natural das espécies. Hipóteses para responder essa pergunta podem ser testadas na Amazônia, que é ainda um dos únicos lugares no mundo onde pode-se estudar a distribuição natural das plantas em larga escala. A análise da distribuição das palmeiras nessa área da Floresta Amazônica mostra que sua abundância é controlada naturalmente pela quantidade de água do solo local, já que as palmeiras não estão presentes em áreas inundadas e alagadas próximas aos rios e em áreas secas no topo das colinas. São dois os habitats preferenciais das palmeiras: em baixas elevações de 15 até 40 metros acima do nivel dos grandes rios e na encosta diretamente abaixo do topo das colinas.

Nesse contexto, a inteligência artificial detecta os mesmos objetos que são identificados por um olho humano, porém de forma mais consistente e permitindo a geração de mapas numa escala praticamente impossível de se realizar manualmente. Por exemplo, a figura seguinte mostra a delineação das palmeiras feita por um especialista humano (em laranja) e a mesma delineação feita pelo algoritmo de inteligência artificial (em verde) em dois trechos da imagem do satélite GeoEye. A delineação automática apresenta um resultado muito similar à amostragem manual. Porém, a utilização da inteligência artificial permite a realização do mapa de toda a região em algumas horas. Como comparação, se uma pessoa leva 10 segundos para delinear um polígono, seria necessário 243 dias completos (24/7) para realizar o mesmo mapeamento.

Novos dados de distribuição de espécies de árvores, como o mapa de todas as palmeiras adultas produzidas neste trabalho, são necessários para apoiar o urgente inventário de espécies da Amazônia e entender a distribuição e diversidade delas. Isso se torna ainda mais importante no contexto atual de crescimento do desmatamento ilegal, que tem degradado o bioma. Por exemplo, o bloco de floresta na parte oeste do mapa, em cima da escala de quilômetros, no lado oeste do rio Ji-Paraná, foi quase inteiramente destruído, pois anualmente desde de 2016 ele foi sistematicamente degradado por corte raso (observado nos dados de desmatamento PRODES/INPE).

Esse trabalho é um dos resultados de um projeto maior de pesquisa chamado “BIOmes of Brasil - Resilience, Recovery, and Diversity: BIO-RED”, com um financiamento conjunto da FAPESP e do Natural Environment Research Council (NERC), do Reino Unido (FAPESP 2015/50484-0, NERC NE/N012542/1). A metodologia de inteligência artificial desenvolvida no âmbito desse projeto está sendo atualmente utilizada no contexto do projeto BIOMAS - Monitoramento Ambiental dos Biomas Brasileiros por Satélites (http://biomas.funcate.org.br/) para contribuir com o mapeamento dos biomas brasileiros.