fire-age repository

Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazônia - IPAM

04 de setembro de 2021, Brasilia, Distrito Federal, Brasil.

MODELAGEM DA IDADE DO FOGO COM DADOS MAPBIOMAS FOGO

Camila Silva e Wallace Silva

contato: [email protected]

1. objetivo

Compor série temporal da idade do fogo desde a última ocorrência anual de cicatrizes, segundo a série do MapBiomas-Fogo col. 1 - 1985 a 2020, com a finalidade de servir como input na uma modelagem de emissões de carbono do SEEG.

2. conteudo do repósitorio

Este repositório guarda os passos para composição do dado de idade do fogo, contendo de fato:

[x] - modelo lógico, utilizado como referencia para construção do script

[x] - planejamento da estratégia de processamento no GEE

[x] - script em JS utilizado para gerar asset no GEE

[x] - endereço e descrição do dado

[x] - script explorando a visualização do dado

[x] - gifs e mapas explorando o dado

[x] - dados de área no datastudio

3. Modelo de idade do fogo

A idade do fogo é a contagem anual desde o ultimo evento de fogo, sendo calculada a partir dos dados de cicatrizes dos anos anteriores

Para processar este dado foi utilizado o dado publico do MapBiomas-Fogo .col 1, no seguinte asset do GEE:

projects/mapbiomas-workspace/public/collection6/mapbiomas-fire-collection1-annual-burned-coverage-1

Este asset armazena a distribuição espacial e o tipo de cobertura queimada no anualmente no Brasil entre 1985 a 2020. Esta armazenado como um objeto ee.Image do tipo inteiro, possui 36 bandas chamadas "burned_coverage_yyyy", sendo yyyy um ano valído na série. Os pixels não mascarados possuem valores de 3 a 49, referentes ao tipo de cobertura queimada naquele ano segundo o dado de uso e cobertura do solo do MapBiomas .col 6

Para este trabalho todos os pixels não mascarados são remapeados para terem valor 1

• A interação ano a ano foram desenhadas obdecendo as seguindo as seguintes regras

  • Cicatrizes se refere a serie de dados original e Idade se refere a saída do modelo
  • O dado de idade inicia no segundo ano da série de cicatrizes e termina um ano após o final da série
  • Os pixeis que ja registraram ocorrência de fogo ao menos uma vez em anos anteriores, somam 1
  • Todos os pixels marcados como cicatriz no ano imediatamente anterior recebem valor 1 no ano corrente do dado de idade

• Representação simples da interação entre imagens de cicatrizes e idade, representadas como tabelas de 2 colunas por 3 linhas:

Cicatrizes em 2000	A	B
linha 1	0	1
linha 2	1	0
linha 3	0	0

Acumulado até 2000	A	B
linha 1	0	1
linha 2	1	0
linha 3	0	0

Idade do fogo em 2000	A	B
linha 1	0	0
linha 2	0	0
linha 3	0	0

Cicatrizes em 2001	A	B
linha 1	0	1
linha 2	0	0
linha 3	0	0

Acumulado até 2001	A	B
linha 1	0	1
linha 2	1	0
linha 3	0	0

Idade do fogo em 2001	A	B
linha 1	0	1
linha 2	1	0
linha 3	0	0

Cicatrizes em 2002	A	B
linha 1	0	0
linha 2	0	0
linha 3	0	1

Acumulado até 2000	A	B
linha 1	0	1
linha 2	1	0
linha 3	0	1

Idade do fogo em 2002	A	B
linha 1	0	1
linha 2	2	0
linha 3	0	0

Cicatrizes em 2003	A	B
linha 1	0	0
linha 2	0	0
linha 3	0	0

Acumulado até 2000	A	B
linha 1	0	1
linha 2	1	0
linha 3	0	1

Idade do fogo em 2003	A	B
linha 1	0	2
linha 2	3	0
linha 3	0	1

4. Estrategia de processamento no Google Earth Engine

• Construir uma coleção de imagens de cicatrizes de fogo e iterar uma função sobre os elementos da lista, consideranto o retorno da função aplicada ao elemento anterior. nota: Essa estratégia é possivel por meio da estrutura de repetição .iterate(), que recebe como argumento uma função e um objeto (opicional) como estado inicial.

• Passos lógicos do algoritimo em looping

  1. estimar o acumulado até o ano do looping
  2. estimar o que queimou no ano do looping
  3. somar um a todas as areas que ja pegaram fogo em anos anteriores
  4. mascarar as areas que pegaram fogo este ano

• A saída deve ser uma imagem multibandas de 1986 a 2021

5. Script no Google Earth Engine

var scars = 'projects/mapbiomas-workspace/public/collection6/mapbiomas-fire-collection1-annual-burned-coverage-1';

scars = ee.Image(scars);

var bandNames = ee.List.sequence(1985,2020,1);

print(bandNames);
function fireAge (current, previous){
  
  // - 0º passo, variaveis de controle
  var year = ee.Number(current).int();
  var yearPost = year.add(1);

  // - 1º passo, estimar o acumulado até o ano do looping    
  // estimando posição da lista no lopping
  var sliceIndex = bandNames.indexOf(current);
  sliceIndex = ee.Number(sliceIndex).add(1);
  var sliceList = bandNames.slice(0,sliceIndex,1);

  // mapeando lista com as imagens de fogo do ano
  var alreadyBurned = sliceList.map(function(y){
    return scars.select([ee.String('burned_coverage_').cat(ee.Number(y).int())])
      .rename('classification');
  });
  // reduzindo ela a uma unica imagem
  alreadyBurned = ee.ImageCollection(alreadyBurned).mosaic().byte();
  // definindo valor unifome em todos os pixels
  alreadyBurned = ee.Image(1).updateMask(alreadyBurned).byte();
  
  // - 2º passo, estimar o que queimou no ano do looping    
  var burnedThisYear = ee.Image(1).updateMask(scars.select([ee.String('burned_coverage_').cat(year)]))
    .byte();

  // - 3º passo, somar um a todas as areas que ja pegaram fogo em anos anteriores
  var newImage = ee.Image(previous)
    .select(ee.String('classification_').cat(year))
    .add(alreadyBurned).byte();

  // - 4º passo, mascarar as areas que pegaram fogo este ano
    newImage = newImage.blend(burnedThisYear);


  return ee.Image(previous)
    .addBands(
      newImage.rename(ee.String('classification_').cat(yearPost))
    );
 
}

var first = ee.Image(0).mask(0).rename('classification_1985');
// var first = ee.Image(0).mask(0).rename('burned_coverage_1985');

var fireAgeImage = bandNames.iterate(fireAge,first);

fireAgeImage = ee.Image(fireAgeImage);

print(fireAgeImage);

// //  --- --- --- --- --- ---  ----  --- ---  --- ---  ---  ---  ---  ---  --- --- ---

var palette = [
  ['ffffff','F8D71F','DAA118','BD6C12','9F360B','810004','4D0709'],
  ['001219','000080','0000ff','0a9396','005f73','94d2bd','ee9b00','ca6702','bb3e03','ae2012','9b2226','800000']
];
palette = palette[1];



var visParams = {
  bands:['classification_2020'],
  min:1,
  max:36,
  palette:palette.reverse()
};

Map.addLayer(fireAgeImage,visParams,'idade do fogo');

var description = 'projects/mapbiomas-workspace/FOGO1/fire-age-v1';

var bands = fireAgeImage.bandNames().slice(1);

print(bands);

Export.image.toAsset({
  image:fireAgeImage.select(bands),
  description:description,
  assetId:description,
  // pyramidingPolicy:,
  // dimensions:,
  region:geometry,
  scale:30,
  // crs:,
  // crsTransform:,
  maxPixels:1e13,
  // shardSize:
});

Dados principais - Mapbiomas Fogo col. 1:

• asset final projects/mapbiomas-workspace/FOGO1/mapbiomas-fire-collection1-fire-age-v1

obs: os foram repetidos para os outros dados de cicatrizes apresentados a baixo: Dado de referencia MCD64A1 projects/mapbiomas-workspace/FOGO1/internal-version-esa-mcd64a1-fire-age-v1

Dado de referencia FireCCI projects/mapbiomas-workspace/FOGO1/internal-version-esa-firecci-fire-age-v1

Dado de referencia FIRMS projects/mapbiomas-workspace/FOGO1/internal-version-esa-firms-fire-age-v1

Script de visualização

// TIER 2 SEEG_Firedyn 
// Author: Camila Silva, Aline Pontes-Lopes, Wallace Silva
// Last Edited:  09 September 2021
// Institution: IPAM

//__________________________________________________________________________________________________________
// View fire age on asset

var fireAge = ee.Image('projects/mapbiomas-workspace/FOGO1/mapbiomas-fire-collection1-fire-age-v1')
var scars = ee.Image('projects/mapbiomas-workspace/public/collection6/mapbiomas-fire-collection1-annual-burned-coverage-1');

var palette = [
  ['ffffff','F8D71F','DAA118','BD6C12','9F360B','810004','4D0709'],
  ['001219','000080','0000ff','0a9396','005f73','94d2bd','ee9b00','ca6702','bb3e03','ae2012','9b2226','800000']
];

var visParams = {
  bands:['classification_2020'],
  min:1,
  max:36,
  palette:palette[1].reverse()
};

Map.addLayer(fireAge,visParams,'idade do fogo em 2021');


// --- frequencia

visParams = {
  bands:['fire_frequency_1985_2020'],
  min:1,
  max:36,
  palette:palette[0]
};


var frequence = 'projects/mapbiomas-workspace/public/collection6/mapbiomas-fire-collection1-fire-frequency-1';

frequence = ee.Image(frequence).divide(100).int();

var years = ee.List.sequence(1985,2020,1).getInfo();
var bands = years.map(function(year){ return 'fire_frequency_1985_' + year});

Map.addLayer(frequence.select(bands),visParams,'frequence');

// --- --- animação ano a ano
var animation = require('users/gena/packages:animation');
var collection = ee.List(scars.bandNames()).map(function(bandName){
    return scars.select([bandName])
      .set({label:bandName});
  });

print(collection);
// animation.animate(collection, {label: 'label', maxFrames: 60});


// //  --- --- --- color bar

function colorbar (palette,listStrings,title){
          // Create the color bar for the legend.
          var colorBar = ui.Thumbnail({
            image: ee.Image.pixelLonLat().select(0),
            params: {
              bbox: [0, 0, 1, 0.1],
              dimensions: '100x10',
              format: 'png',
              min: 0,
              max: 1,
              palette: palette,
            },
            style: {
              stretch: 'horizontal',
              maxHeight: '6px',
              width:'250px',
              fontSize:'11px',
              margin:'0 0 0 0',
              backgroundColor:'ffffffdd'
              
            },
          });
          // Create a panel with three numbers for the legend.
          
          var legendLabels = ui.Panel({
            widgets: [
              ui.Label(listStrings[0], {fontSize:'10px',margin:'0 0 0 0',backgroundColor:'ffffffdd'}),
              ui.Label(listStrings[1], {fontSize:'10px',margin:'0 0 0 0', textAlign: 'center', stretch: 'horizontal',backgroundColor:'ffffffdd'}),
              ui.Label(listStrings[2], {fontSize:'10px',margin:'0 0 0 0',backgroundColor:'ffffffdd'})
            ],
            layout: ui.Panel.Layout.flow('horizontal'),
            style: {
              backgroundColor:'ffffffdd'
              
            },
          });
          var titleColorBar = ui.Label({
            value: title,
            style: {
              fontWeight: 'bold',
              fontSize:'12px',
              margin:'0 0 0 0',
              backgroundColor:'ffffffdd'
              
            }
          });
          return ui.Panel([titleColorBar, colorBar, legendLabels],ui.Panel.Layout.flow('vertical'));
  }

var panel = ui.Panel({
  widgets:colorbar(palette[1],['+ recente','','+ antigo'],'tempo desde de o ultimo evento de fogo'),
  layout:ui.Panel.Layout.Flow('vertical'),
  style:{
    margin:'0 0 0 0',
    backgroundColor:'ffffffdd',
    position:'bottom-left',
  }
});

Map.add(panel);
//  --- --- --- --- --- ---  ----  --- ---  --- ---  ---  ---  ---  ---  --- --- ---
var panel = ui.Panel({
  widgets:colorbar(palette[0],['menor frequencia','','maior frequencia'],'frequencia do fogo'),
  layout:ui.Panel.Layout.Flow('vertical'),
  style:{
    margin:'0 0 0 0',
    backgroundColor:'ffffffdd',
    position:'bottom-left',
  }
});

Map.add(panel); 

Gif dos dados de idade do fogo sobre Rondonia-BR

Link para Google Data Studio Com a informação da série temporal de idade cruzada com Unidades Federativas e Biomas e extraida para tabelas https://datastudio.google.com/reporting/750cadfb-5812-4f21-8573-0ca7af573f45/page/idcZC