AlgaeMAp

(Algae Bloom Monitoring Application), Versão 1.0                    

LINK: https://felipellobo.users.earthengine.app/view/algaemapv10

última atualização: 21/ago/2021

Projeto GEOS/GEE

pdf: Tutorial_AlgaeMap_apr2021

Vídeo tutorial

O Aplicativo AlgaeMap foi desenvolvido dentro da plataforma Google Earth Engine (GEE) e fornece imagens históricas e atuais contendo informações do estado trófico, da concentração de clorofila-a e da floração de algas em reservatórios e lagos da América do Sul. As imagens utilizadas são do satélite MSI/Sentinel-2, que desde 2015 fornece imagens com 10m de resolução espacial. No aplicativo, a coleção de imagens NDCI (Normalized Difference Cholorophyll Index) usada possui resolução espacial de 30 m.

É importante deixar claro, que os produtos fornecidos (concentração de clorofila-a, Índice de Estado Trófico e Ocorrência de Florações) foram gerados a partir de dados da CETESB, principalmente, da bacia do Rio Tietê. A metodologia e resultados do desenvolvimento do AlgaeMAp podem ser encontrados no artigo (link).

Lobo, F.d.L.; Nagel, G.W.; Maciel, D.A.; Carvalho, L.A.S.d.; Martins, V.S.; Barbosa, C.C.F.; Novo, E.M.L.d.M. AlgaeMAp: Algae Bloom Monitoring Application for Inland Waters in Latin America. Remote Sens. 2021, 13, 2874. https://doi.org/10.3390/rs13152874 (PDF)

Caso tenha interesse em utilizar o aplicativo para os reservatórios/bacias listados abaixo ou para outros que não fazem parte da lista, favor entrar em contato.

A seguir está a descrição, passo a passo, das funcionalidades do aplicativo.

1) Escolha da área de interesse e do tipo de processamento (imagens individuais ou estatísticas históricas).

  • Primeiramente é necessário escolher a área de interesse, que pode ser um determinado reservatório ou Bacia. A lista está disponível no App (Figura 1.a), mas pode ser previamente conferida na tabela 1.

Tabela 1 – Lista de Reservatórios e Bacias disponíveis no App.

  • Após escolher a área de interesse, há duas possibilidades para a visualização dos dados. A primeira é a análise individual das imagens (Figura 1.c), explicada na seção 2. E segunda opção é o processamento histórico das imagens para extrair estatísticas (Figura 1.d), explicada na seção 3.

Figura 1 – Layout da página inicial do AlgaeMap mostrando os reservatórios abrangidos pelo App.

 

2) Processamento de imagens individuais.

  • Após a escolha da área de interesse, o usuário tem a opção de visualizar uma data específica. Para isso, é necessário clicar no botão “Select a Date”, para escolher uma data disponível da lista, e clicar no botão “Display Image” (Figura 2.c). O App irá mostrar uma imagem de Chl-a do dia selecionado (Figura 2). Adicionalmente, na seção de Layers o usuário tem a opção de visualizar o mapa de NDCI, classes tróficas, e a imagem Sentinel (cores verdadeiras) do dia escolhido.
  • Existe a possibilidade de dar um zoom em uma área de interesse colocando as coordenadas na seção Figura 1.b e 2.b.
  • É possível fazer o download das imagens clicando nos botões da parte inferior do App (Figura 2.e).
  • Ainda, clicando com o mouse em qualquer pixel, os valores de lat, long, Chl-a e NDCI são mostrados no “Inspector” (Figura 2.f)

Figura 2 – Layout da página de processamento individual das imagens do AlgaeMap mostrando uma imagem de Chl-a do dia 03/04/2016 no reservatório de Três Irmãos (SP).

3) Processamento de imagens históricas (mapas).

  • Após a escolha da região de interesse, o usuário tem a opção de fazer o processamento de imagens históricas. Para isso, é necessário escolher o intervalo de anos e de meses (Figura 3.d) e clicar no botão “Calculate Time-Series” (Figura 3.g). Assim é possível analisar anos específicos (todos os meses de 2020 por exemplo) ou mesmo meses específicos (todas imagens de janeiro de 2016 à 2020 por exemplo). O App então calcula os valores de máximo, mínimo e média históricos de NDCI e Chl-a e o de Frequência de Bloom para a área de interesse.
  • Nesta seção também é possível fazer o download de imagens (Figura 3.e) e dar zoom em áreas de interesse (Figura 3.b).
  • Clicando em qualquer pixel do reservatório, os valores de média histórica de Chla, de NDCI e a frequência de bloom são mostrados no “Inspector” (Figura 3.f).

Figura 3 – Layout da página de processamento históricos das imagens do AlgaeMap mostrando uma imagem de Chl-a máximo detectado entre 2016 e 2021 para os meses de janeiro e fevereiro para o reservatório de Três Irmãos (SP).

4) Processamento de imagens históricas (gráficos).

  • Uma outra forma de visualizar dados históricos de qualidade da água é através de gráficos e de vídeo para uma determinada área de interesse. Para isso, é necessário estabelecer o intervalo de anos e meses (Figura 4.d), escolher o buffer (que será atribuída à geometria desenhada pelo usuário) e a escala (recomenda-se 30m – a unidade não deve ser incluída) (Figura 4.h). Caso o reservatório seja muito grande e a análise gráfica não aparecer no display no App, recomenda-se aumentar o valor de escala para 100 ou mesmo 500m. Após as definições de época, buffer e escala, o usuário deve escolher o tipo de geometria que deseja clicando nas opções “Rectangle”, “Polygon” ou “Point” (Figura 4.i).  Após a escolha da geometria, o usuário deve desenhar no mapa a área de interesse (Figura 4). Assim, é possível analisar o reservatório como um todo ou apenas uma região.

Figura 4 – Retângulo desenhado na imagem através da ferramenta “Draw Time-Series”. As configurações para a análise dessa área são, imagens entre 2016 e 2020 para os meses de janeiro e fevereiro para um braço do reservatório de Três Irmãos (SP).

  • Após desenhar a geometria, as opções de “Show mean Chla“, “Show mean NDCI”, “Show monthly TSI”, Show daily TSI” e “Show Video” são mostradas abaixo das opções de geometria:

 

    • Show mean Chla e Show mean NDCI: O algoritmo calcula a média dentro da área selecionada (se for polígono ou retângulo) e mostra a variação histórica através de um gráfico de dispersão. Se a geometria for um ponto, o algoritmo seleciona o valor do pixel correspondente e plota em um gráfico.

    • Show monthly TSI: O App calcula a média mensal de Chla para então determinar o valor de TSI correspondente para cada mês. A unidade é em porcentagem da área selecionada.

    • Show daily TSI: O App calcula o número de pixels para cada classe de TSI considerando imagens individuais.

    • Show Video: O App mostra um vídeo com o mapa de Chla (média mensal) variando ao longo do tempo.