METROCOL Colômbia

CONGRESSO COLOMBIANO DE METROLOGIA

INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA DA COLÔMBIA

(Texto da apresentação realizada em 02/10/2025 no Congresso Colombiano de Metrologia - Metrocol)

Boa tarde a todos e a todas, meu nome é Maximiliano Gobbo e hoje trouxe um pouco do meu trabalho, o qual desenvolvido no Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO) no Brasil. Antes de dar prosseguimento na apresentação, gostaria de trazer um pouco sobre mim. Sou graduado em Ciências Biológicas, especialista em Perícia e Auditoria Ambiental, mestre em Metrologia e Qualidade e Doutor em Ciências. Além disso, sou um sonhador.

Ao ingressar na faculdade conheci a Teoria e o Modelo dos Biomas Antropogênicos. Para quem não conhece, os Antromas são subdivisões dos biomas terrestres baseadas correlação entre as informações geoespaciais de população e de uso e cobertura do solo. Sua aplicação vai desde a análise da distribuição da população no território até as análises históricas das mudanças territoriais, como desmatamento, urbanização e planejamento urbano-rural. Na época, dois mil e doze, o modelo ainda era pouco difundido globalmente e no Brasil ainda não tínhamos nada publicado, nem sobre a aplicação do modelo nem sobre a teoria.

Em dois mil e catorze, me aventurei em direção a um sonho ainda latente: conhecer a fundo a teoria de antromas. Para isso, me candidatei a uma vaga de intercambio na Itália e fui realizar o master na área de Ecologia Humana na Università di Roma Tor Vergata. O sonho tomou forma e entendi a base daquilo que estruturava o modelo de biomas antropogênicos. Depois de um ano, voltei para o Brasil com meu trabalho de conclusão de curso de graduação e comecei a trilhar o caminho para chegar ao modelo regional dos biomas antropogênicos. A ideia da regionalização do modelo surgiu ao perceber que o modelo global não permitia o reconhecimento do território nacional de forma clara, inviabilizando sua aplicação como modelo no desenvolvimento de pesquisas, políticas públicas e estudos de ordenamento territorial nacionalmente.

Tomei muitos nãos porque o modelo não era aplicado no Brasil e ninguém conhecia a teoria, portanto foi dificil entrar em alguma pós-graduação para concretizar o sonho. Até que em dois mil e dezoito, conheci meu orientador, o Professor Thiago de Oliveira Araujo, e minha orientadora, a Professora Claudia Salema, no INMETRO. Os dois, mesmo sem entender completamente do que se tratava o meu sonho, abraçaram a ideia e me conduziram na caminhada para a conclusão do que hoje chamamos de Modelo Regional dos Antromas. Nesta conversa, vou apresentar a vocês o caminho para se chegar ao modelo e como a Metrologia integrou cada uma das etapas do meu trabalho, considerando que eu trabalhava no berço da metrologia e da qualidade no Brasil.

Agora que já sabem do sonho que realizei, precisamos considerar alguns aspectos técnicos. Como vocês sabem, a Biologia passou a integrar o BIPM apenas no ano de dois mil e quinze dentro do comitê de química (CCQM). Até os presentes dias, o que temos de metrologia aplicada na área de biologia versa sobre compostos biológicos, enzimas, proteínas e medições associadas a estas áreas. Assim, vemos que não há nada diretamente associado com Ecologia Humana, Geociências e Planejamento Territorial. Entretanto, na literatura encontramos alguns indicativos deste movimento, ou seja, da integração da metrologia em outras áreas do conhecimento, objetivando trazer confiabilidade para o que temos na área ambiental. Esta ideia se alinha as ações de desenvolvimento sustentável e proteção do meio ambiente e das populações humanas e não humanas. Foi considerando isto que meu trabalho se desenvolveu.

Para conceber o modelo de antromas, eu precisava de dois dados primordiais: dados populacionais e uso e cobertura do solo. Estes dados hoje são produzidos pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) no Brasil. Apesar da confiabilidade dos dados produzidos, elaboramos uma estrutura técnica para atestar a qualidade dos dados e dos métodos que os geram. Esta estrutura utilizou como base a Norma ISO/IEC dezessete zero vinte cinco, mais precisamente os parâmetros de validação de métodos (item sete ponto dois ponto dois da norma) e os ferramentas para a garantia da validade de resultados (item sete ponto sete ponto um da norma).

Ambos os instrumentos serviriam para avaliar a conformidade dos métodos aos usos pretendidos, ou seja, avaliar se os métodos atendiam a requisitos que demonstravam sua eficiência e sua eficácia na produção de dados demográficos e de uso e cobertura do solo. Para realizar a transposição dos itens da norma dezessete zero vinte cinco para os métodos que produzem estes dados, realizamos um estudo detalhado dos métodos utilizados pelo IBGE e comparamos com outros métodos globais utilizados para produzir os mesmos tipos de dados. Com base em aspectos consolidados na literatura, conseguimos estabelecer critérios para a avaliação dos métodos que produzem dados demográficos e dados de uso e cobertura do solo.

Com estes critérios definidos e munidos dos manuais para análise crítica de resultados, material que elaboramos por meio da transposição da norma para os métodos, realizamos a análise dos dados e dos métodos demográficos e de uso e cobertura do solo nacionais. Verificamos que diferentes práticas utilizadas pelo IBGE demonstravam o cuidado metrológico na produção dos resultados para os dois tipos de informações geoespaciais. O atendimento aos requisitos dos guias para garantia da validade de resultados corroboraram para a aplicação dos dados demográficos e de uso e cobertura do solo, ambos produzidos pelo IBGE, na modelagem regional dos antromas. Alguns atributos destes dados que também contribuíram para seu emprego na modelagem foram: a qualidade da informação geoespacial e redução da área de cobertura e abrangência dos dados, permitindo melhorar a resolução do mapeamento dos antromas.

Com os dados analisados, passamos à construção do modelo dos antromas. Desta etapa em diante, passamos a utilizar o software R como instrumento de trabalho. De antemão já indico que no final apresentarei a vocês o GitHub e o RPubs onde nosso trabalho está disponibilizado. Nosso objetivo foi produzir um modelo replicável e reprodutível em diferentes contextos territoriais e temporais.

Conforme tratamos anteriormente, tínhamos dois conjuntos de dados que alicerçavam nosso modelo regional: os dados demográficos e os dados de uso e cobertura do solo. Realizamos, em separado, a construção dos mapeamentos dos antromas povoados e dos antromas de uso e cobertura do solo, de modo a avaliar previamente se os dados atenderiam aos requisitos geoespaciais de espacialização da informação geográfica e se respondiam de forma eficiente aos parâmetros metrológicos para garantir a qualidade dos mapeamentos. Os requisitos estabelecidos por nós versavam sobre erro e incerteza do mapeamento. De acordo com a literatura sobre geoprocessamento, esses dois parâmetros estão associados à capacidade de um método analítico de atingir um alvo no espaço real; em outras palavras, um mapa deve reproduzir o que de fato existe naquele território, seja uma população, seja uma cobertura vegetal.

A seguir, trouxe uma síntese de cada uma das etapas analíticas realizadas no R. Não vou apresentar todo o código porque isso levaria tempo e alguns talvez perderiam o interesse (risos). Portanto, tratarei de forma sintética os processos e sugiro, caso se interesse, acessar o código completo nos nossos canais de comunicação. Considerando os dados demográficos e de uso e cobertura do solo, em separado, realizamos as seguintes análises em R:

Análise exploratória: com o objetivo de reconhecer o perfil dos dados vetoriais e shapefile (dados que representam polígonos sobre o território), quais informações que faziam parte da estrutura deles que seria relevante para a modelagem regional.

Mineração dos dados: onde começamos a fragmentar o conjunto de dados para atender à estrutura do modelo de antromas. Nesta etapa dividimos os dados utilizando as características que os constituíam. Nesta etapa, estabelecemos enquadramos os dados demográficos e de uso e cobertura do solo dentro dos diferentes perfis dos antromas terrestres.

Junção e plotagem dos dados: após tratar os dados e definir suas peculiaridades para a modelagem de antromas, unimos as categorias de antromas regionais e geramos uma plotagem única. Devo ressaltar que plotagem é uma representação cartesiana de distribuição de pontos, não sendo um mapeamento propriamente. Nas plotagens temos a representação das categorias dos antromas povoados e dos antromas de uso e cobertura do solo.

Mapeamento estático: confirmada a distribuição dos pontos, passamos a construção dos mapeamentos em si. Primeiro construímos os mapeamentos estáticos, de modo a visualizar no plano cartográfico o modelo de antromas povoados e de uso e cobertura do solo. Não disse antes, porque não seria tão fácil visualizar, mas nossa área teste foi o Estado de São Paulo no Brasil, por sua relevância populacional, econômica, social, política, cultural e ambiental. Portanto, como base para os mapeamentos estáticos, nós utilizamos um arquivo shapefile do Estado, extraído do IBGE, onde constam os recortes municipais. Sobre o arquivo, foram projetados os dados referentes às categorias dos antromas povoados e dos usos e cobertura do solo, separadamente.

Mapeamento interativo: utilizando os mesmos dados, produzimos separadamente os mapeamentos interativos dos antromas povoados e de uso e cobertura do solo. Diferentemente dos mapeamentos estáticos, utilizamos como base para a criação a base cartográfica do Open Street Maps, que é um projeto colaborativo global que permite a criação de mapas gratuitamente. Esta base está disponível para uso no software R e qualquer usuário pode acessar a informação geográfica. Dito isso, estruturamos os mapeamentos interativos seguindo a mesma lógica, sobrepusemos os dados dos antromas povoados e de uso e cobertura do solo sobre a base.

Estudo de validação e incerteza dos mapeamentos: com os mapeamentos produzidos, realizamos os diferentes análises estatísticas que pudessem garantir a qualidade dos produtos gerados, inclusive em termos metrológicos. Conforme entendemos, para o padrão de qualidade de algum produto, utilizamos, normalmente, um padrão ouro, que pode ser um Material de Referência Certificado ou um Material de Referência. Como não possuímos nenhum deles para a área ambiental, consideramos os dados brutos do IBGE como padrão ouro, ou seja, aqueles dados que avaliamos por meio da correlação entre métodos e resultados com os parâmetros da Norma dezessete zero vinte cinco.

A nosso primeira análise foi em grade estatística. Dividimos os mapeamentos dos padrões ouro e dos antromas povoados e dos antromas de uso e cobertura do solo em quatrocentos quadrantes (grade de vinte por vinte). O objetivo foi entender se os pontos dos mapeamentos gerados por nós estavam alinhados aos pontos do padrão ouro. Para os dados vetoriais nós consideramos de fato os pontos; por outro lado, nos dados shapefile, foi necessário considerar o número de vértices dos polígonos em cada quadrante da grade estatística. Conforme observamos, havia algumas divergências entre o padrão ouro e nossos dados, o que de fato afetaria a qualidade da informação.

Para entender melhor onde estavam estas divergências, estruturamos a matriz de confusão. Através dela estabelecemos os verdadeiros positivos (número de pontos iguais entre o padrão ouro e os dados dos antromas), os verdadeiros negativos (quadrantes sem pontos do padrão ouro e dos antromas), falsos positivos (quadrantes com número de pontos no padrão ouro menor que o de pontos para os antromas) e falsos negativos (quadrantes com número de pontos no padrão ouro maior que o de pontos para os antromas).

Estruturada a matriz de confusão, realizamos os estudos de sensibilidade, especificidade, acurácia e erro global, seguindo as estruturas analíticas expressas na norma dezessete zero vinte cinco e do Guia para Expressão da Incerteza de Medição.

Nossos resultados com o modelo de antromas povoados foram sensibilidade de 99.52% (noventa e nove vírgula cinquenta e dois por cento) e especificidade de 98.96% (noventa e oito vírgula noventa e seis por cento). Diante disso, obtivemos uma acurácia de 99.25% (noventa e nove vírgula vinte e cinco por cento) e um erro de 0.75% (zero virgula setenta e cinco por cento).

Em contrapartida, no modelo de antromas de uso e cobertura do solo chegamos a uma sensibilidade e a uma especificidade de 100% (cem por cento), o que refletiu em uma acurácia de 100% (cem por cento) e um erro de 0% (zero por cento).

Após todas estas análises, retomamos o trabalho do mapeamento. A etapa subsequente foi unificar os dois mapeamentos em um único mapeamento, ou seja, estruturar o modelo dos antromas regionais. Sendo o modelo de antromas de uso e cobertura baseado em dados poligonais (shapefile), utilizamos ele como plano para a sobreposição dos dados demográficos. Esta correlação não envolveu manipulação dos dados, somente a sobreposição dos dados com base nas referências geográficas, de modo a não influir na performance metrológica dos dois modelos em separado. Assim como o mapeamento global, os dados demográficos e de uso e cobertura do solo foram tratados em separado porque possuem características muito distintas entre si, mas que podem ser correlacionadas para gerar o mapeamento dos antromas.

Com o mapeamento regional dos antromas, chegamos ao ponto final do nosso trabalho. Por meio dele, realizamos o estudo de planejamento territorial, que é a comparação do que é requerido pelo ordenamento jurídico nacional em termos territoriais, civis, ambientais e populacionais e o que é visualizável no mapeamento dos antromas regionais. Caso o mapeamento permitisse a identificação desses traços, ele seria um instrumento promissor para a análise de planejamento territorial. Para tanto, era preciso que a resolução do mapeamento melhorasse, ou seja, que ele trouxesse uma visualização melhor do território brasileiro.

Em síntese realizamos algumas comparações guiadas pelo ordenamento jurídico: 1. comunidades tradicionais e áreas de preservação e conservação ambiental; 2. projetos de assentamento e as áreas de preservação e conservação e de florestas de uso sustentável. 3. áreas de conservação e preservação e as florestas de uso sustentável e áreas agrícolas e pecuárias. 4. cursos d’água com outros usos do solo: faixas fronteiriças, porção litorânea, áreas de preservação e conservação e as florestas de uso sustentável, e os aglomerados populacionais. 5. vilas agrícolas, núcleos rurais e assentamentos rurais associados a circuitos produtivos agroindustriais. 6. Áreas urbanas isoladas e regiões metropolitanas ou cidades. 7. Áreas urbanas isoladas e áreas agrícolas e pecuárias e áreas verdes. 8. Áreas artificiais e urbanas e seus entornos.  

Todas estas relações foram analisadas através do mapeamento interativo dos antromas regionais. O padrão de visualização, ou seja, a proximidade com a realidade territorial permitiu a identificação de traços que refletiam a relação jurídica e espacial estabelecida no contexto brasileiro. Com as análises, conseguimos demonstrar a aplicabilidade do mapeamento e sua função enquanto instrumento de ordenamento territorial. Tudo isso foi possível porque, através do modelo regional, conseguimos reduzir a área de abrangência dos dados para aproximadamente quarenta e seis vírgula noventa e oito quilômetros de largura por onze vírgula setenta e oito quilômetros de altura. Quando comparado ao modelo global, obtivemos um ganho significativo no retrato da realidade local, permitindo a visualização de todas as correlações que tratamos até aqui.

Dito isso, gostaria de apresentar algumas plataformas em que o Projeto EcoMetrologia está inserido: o site, as redes sociais, o GitHub e o RPubs. Todos eles são abertos e podem ser acessados por qualquer usuário, tanto os materiais instrutivos quanto os códigos para replicação e reprodução do modelo regional dos antromas.

Agradeço a todos e a todas pela atenção e espero que tenham gostado. O nosso intuito foi mostrar que existem frentes investigativas a serem exploradas pela metrologia e que nós, enquanto metrologistas, podemos contribuir com o desenvolvimento técnico-científico nas mais diversas áreas do conhecimento. Se houver tempo e caso alguém tenha interesse, fico a disposição para perguntas. Muito obrigado a equipe organizadora do Congresso Nacional de Metrologia da Colômbia e obrigado por terem oportunizado a divulgação do meu trabalho.  

Assista ao vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=BNWvG7RJOcU