[pt] O crescimento da população mundial junto de mudanças no estilo de vida resulta em uma crescente demanda por culturas de alimentos e energia. O Brasil tem aumentado cada vez mais a produção e o fornecimento destas culturas para outras partes do mundo. O Cerrado tornou-se o centro da indústria de soja do Brasil. A savana natural foi substituída pelo cultivo de monoculturas que estão associadas ao uso intensivo de fertilizantes e pesticidas sintéticos. Este estudo determina em que medida a aplicação de agroquímicos no cultivo de soja contribui para a poluição dos corpos hídricos no Cerrado. Como medida para quantificar este impacto, a pegada hídrica cinza (GWF) do cultivo da soja em uma fazenda típica no município de Correntina-BA foi calculada para 5 anos de cultivo. O poluente mais significativo para todos os anos foi o pesticida 2,4-D. O GWF do cultivo da soja para o estudo de caso no período variou de 7.661 a 13.587 m3 por hectare e 2.441 a 7.651 m3 por tonelada de soja. O valor médio do nível de poluição da água (WPL) associado com a produção desta cultura na bacia hidrográfica foi de 48,6 por cento com valores que variaram de 36 por cento a 83 por cento. Os valores de GWF e WPL calculados mostram uma grande variação entre os diferentes períodos. O GWF em 2013/2014 teve valores discrepantes sendo 43,6 por cento maior do que os valores em 2010/2011. A diferença é devida principalmente a uma maior aplicação do pesticida, de 0,80 kg/ha para 1,42 kg/ha. O WPL em 2013/2014 chegou a 83 por cento. Os resultados indicam que com a tendência de crescimento da agricultura de grande escala na região a poluição por agrotóxicos dissolvidos dos corpos hídricos se intensificará a tal ponto que é provável que viole em breve o padrão de qualidade de água local. / [en] The growing world population, coupled with changes in lifestyle, result in an increasing demand for food, feed and energy crops. Brazil is increasingly producing and supplying these crops for other parts of the world. The Cerrado has become the centre of Brazil s soybean industry. The natural savannah has been replaced by crop monocultures which are associated with intensive use of synthetic fertilizers and pesticides. This study determines to which extent the application of agrochemicals in the cultivation of soybean contributes to the pollution of local river basins in the Cerrado. As a measure to quantify this impact, the grey water footprint (GWF) of soybean cultivation in a typical farm in the municipality of Correntina-BA is calculated for 5 cropping years. The most significant pollutant for all years was the pesticide 2,4-D. The GWF of soybean cultivation for the case study in the period ranged from 7,661 to 13,587 m3 per hectare and 2,441 to 7,651 m3 per tonne of soybean. The average water pollution level (WPL) associated with the production of this crop at river basin level was 48.6 percent. The average water pollution level (WPL) associated with the production of this crop at river basin level was 48.6 percent with values ranging from 36 percent to 83 percent. The calculated GWFs and WPLs show a large variation among different cropping seasons. The GWF in 2013/2014 had discrepant values, being 43.6 percent higher than the value in 2010/2011. This difference is mainly due to a higher application of the pesticide, from 0.80 kg/ha to 1.42 kg/ha. The WPL in 2013/2014 reached 83 percent . The results indicate that following the local trend of further intensification of large scale agriculture, the pollution of local water bodies with dissolved agrochemicals will increase to the point that it is likely to soon violate the local water quality standards.

[pt] O monitoramento oficial do desmatamento na Amazônia brasileira tem dependido tradicionalmente de especialistas humanos que avaliam visualmenteas imagens de sensoriamento remoto e rotulam cada pixel individual comodesmatamento ou não desmatamento. Essa metodologia é obviamente carae demorada devido à vasta área monitorada. A razão para não utilizar métodos totalmente automáticos para a tarefa é a necessidade da maior precisãopossível nos números oficiais de desmatamento. Neste trabalho é propostauma alternativa semi-automática baseada em aprendizagem profunda, naqual uma rede neural profunda é primeiro treinada com imagens existentes e referências de anos anteriores, e empregada para realizar detecção dedesmatamento em imagens recentes. Após a inferência, a incerteza nos resultados em nível de pixel da rede é estimada e assume-se que os resultadosda classificação com baixa incerteza podem ser confiáveis. As demais regiõesde alta incerteza, que correspondem a uma pequena porcentagem da áreade teste, são então submetidas à pós-classificação, por exemplo, um procedimento de auditoria realizado visualmente por um especialista humano.Desta forma, o esforço de etiquetagem manual é bastante reduzido.Investigamos várias estratégias de estimativa de incerteza, incluindo abordagens baseadas em confiança, Monte Carlo Dropout (MCD), conjuntosprofundos e aprendizagem evidencial, e avaliamos diferentes métricas de incerteza. Além disso, conduzimos uma análise abrangente para identificar ascaracterísticas das áreas florestais que contribuem para a elevada incerteza.Ilustramos as principais conclusões da análise em 25 polígonos selecionados em quatro locais-alvo, que exemplificam causas comuns de incerteza.Os sítios-alvo estão localizados em áreas de estudo desafiadoras nos biomasbrasileiros da Amazônia e do Cerrado. Através da avaliação experimental nesses locais, demonstramos que a metodologia semi-automática proposta atinge valores impressionantes de pontuação F1 que excedem 97 por cento, aomesmo tempo que reduz a carga de trabalho de auditoria visual para apenas 3 por cento da área alvo. O código desenvolvido para este estudo está disponível emhttps://github.com/DiMorten/deforestation_uncertainty. / [en] Official monitoring of deforestation in the Brazilian Amazon has relied traditionally on human experts who visually evaluate remote sensing images and label each individual pixel as deforestation or no deforestation. That methodology is obviously costly and time-consuming due to the vast monitored area. The reason for not using fully automatic methods for the task is the need for the highest possible accuracies in the authoritative deforestation figures. In this work, a semi-automatic, deep learning-based alternative is proposed, in which a deep neural network is first trained with existing images and references from previous years, and employed to perform deforestation detection on recent images. After inference, the uncertainty in the network s pixel-level results is estimated, and it is assumed that low-uncertainty classification results can be trusted. The remaining high-uncertainty regions, which correspond to a small percentage of the test area, are then submitted to post classification, e.g., an auditing procedure carried out visually by a human specialist. In this way, the manual labeling effort is greatly reduced. We investigate various uncertainty estimation strategies, including confidence-based approaches, Monte Carlo Dropout (MCD), deep ensembles and evidential learning, and evaluate different uncertainty metrics. Furthermore, we conduct a comprehensive analysis to identify the characteristics of forest areas that contribute to high uncertainty. We illustrate the main conclusions of the analysis upon 25 selected polygons on four target sites, which exemplify common causes of uncertainty. The target sites are located in challenging study areas in the Brazilian Amazon and Cerrado biomes. Through experimental evaluation on those sites, we demonstrate that the proposed semi-automated methodology achieves impressive F1-score values which exceeds 97 percent, while reducing the visual auditing workload to just 3 percent of the target area. The current code is available at https://github.com/DiMorten/deforestation_uncertainty.

[pt] O processo de ocupação humana no território brasileiro tem provocado, há séculos, profundas alterações no meio ambiente. Desde os primeiros habitantes, a natureza tem sofrido alguma mudança no seu formato, em algum grau de escala. Se os povos tradicionais nativos possuem uma preocupação em conciliar a relação homem-meio ambiente, a invasão europeia inverteu toda essa lógica. Dos processos primitivos até o uso da mecanização moderna, o Brasil pós-1500 mostrou a força humana sobre a natureza e seus consequentes impactos. Apesar dos esforços maiores ou menores, das denúncias propaladas desde do período colonial, avança-se a destruição de ecossistemas de suma importância local e global. Diante desse cenário, o país possui biomas com enorme perigo de perdas irreversíveis se nada for feito. Neste contexto, esta tese tem como objetivo entender essas transformações com olhares histórico, geográfico e econômico, culminando numa análise quantitativa do uso da terra de 2004 a 2019 focada nos municípios dos dois principais biomas brasileiros ameaçados, Cerrado e Amazônia. Por meio de diferentes instrumentos da econometria espacial cujos princípios são as primeiras leis da Geografia, se pretende identificar os fatores que modificaram o uso da terra no período citado e propor medidas para atenuar o impacto do principal vetor de desmatamento direto nos biomas citados: a pecuária. Por meio dessa análise, pretende-se avaliar como a intensificação da bovinocultura de corte altera as emissões, a configuração do uso da terra, pode auxiliar no cumprimento da Lei de Proteção da Vegetação Nativa e gerar ganhos econômicos dentro de uma área com mais de 1.700 municípios. O objetivo final é determinar qual a melhor política de intensificação da atividade de pecuária de corte considerando o trade-off meio ambiente e economia. A escolha permitirá que o país consiga oferecer aos consumidores domésticos e internacionais uma atividade mais sustentável com minimização do impacto ambiental gerado e receitas majoradas. Com isso, a tese mostra que as alterações no uso da terra em quatro diferentes classes – agricultura, pecuária, floresta e outros usos – são fenômenos locais cujo somatório tem um impacto global relevante. Os resultados reforçam a importância de políticas públicas ambientais e agrícolas e observarem as diferenças entre os municípios em sua formulação e implementação. Há, para o Brasil, um imenso potencial tanto de ampliar a área florestal com a intensificação e de restaurar grandes áreas liberadas com o incremento do sistema produtivo de carne bovina. Assim, o país tem nas suas mãos uma chance ímpar de ter uma pecuária sustentável econômica e ambientalmente com uma política governamental que considere a diversidade local. / [en] The process of human occupation in Brazilian territory has caused profound changes in the environment for centuries. Since the first inhabitants, nature has undergone some change in its shape, to some degree of scale. If native traditional peoples have a concern to reconcile the man-environment relationship, the European invasion has reversed all this logic. From primitive processes to the use of modern mechanization, post-1500 Brazil showed human strength under nature and its consequent impacts. Despite the major or minor efforts, the denunciations proposed since the colonial period, the destruction of ecosystems of great local and global importance is advanced. Given this scenario, the country has biomes with enormous danger of irreversible losses if nothing is done. In this context, this thesis aims to understand these transformations in historical, geographical, and economic views, culminating in a quantitative analysis of land use from 2004 to 2019 focused on the municipalities of the two main threatened Brazilian biomes, Cerrado and Amazon. Through different instruments of spatial econometrics whose principles are the first laws of geography, it is intended to identify the factors that modified land use in the period mentioned and propose measures to mitigate the impact of the main vector of direct deforestation in the biomes mentioned: livestock. Through this analysis, it is intended to evaluate how the intensification of beef cattle culture alters emissions, the configuration of land use, can assist in complying with the Native Vegetation Protection Law and generates economic gains within an area with more than 1,700 municipalities. The goal is to determine the best policy of intensification of beef livestock activity considering the trade-off environment and economy. The choice will allow the country to be able to offer domestic and international consumers a more sustainable activity with minimization of the environmental impact generated and increased revenues. Considering all these facts, the thesis shows that changes in land use in four different classes – agriculture, livestock, forest, and other uses – are local phenomena whose sum has a relevant global impact. The results reinforce the importance of environmental and agricultural public policies and the observer in the differences between the municipalities in their formulation and implementation. For Brazil, there is an immense potential for both expanding the forest area with intensification and restoring large areas released with the increase of the beef production system. The country has in its hands a unique chance to have a sustainable livestock economically and environmentally with a government policy that considers local diversity. / [fr] Le processus d occupation humaine sur le territoire brésilien a provoqué de profonds changements dans l environnement pendant des siècles. Depuis les premiers habitants, la nature a subi quelques changements dans sa forme, à un certain degré d échelle. Si les peuples autochtones traditionnels ont le souci de concilier la relation hommeenvironnement, l invasion européenne a inversé toute cette logique. Des processus primitifs à l utilisation de la mécanisation moderne, le Brésil post-1500 a montré la force humaine sous la nature et ses impacts conséquents. Malgré les efforts majeurs ou mineurs, les dénonciations proposées depuis la période coloniale, la destruction d écosystèmes d une grande importance locale et mondiale progresse. Compte tenu de ce scénario, le pays a des biomes avec un énorme danger de pertes irréversibles si rien n est fait. Dans ce contexte, cette thèse vise à comprendre ces transformations avec des vues historiques, géographiques et économiques aboutissant à une analyse quantitative de l utilisation des terres de 2004 à 2019 des municipalités des deux principaux biomes brésiliens menacés, le Cerrado et l Amazonie. A travers de différents instruments d économétrie spatiale dont les principes sont les premières lois de la géographie, il est prévu d identifier les facteurs qui ont modifié l utilisation des terres dans la période mentionnée et de proposer des mesures pour atténuer l impact du principal vecteur de déforestation directe dans les biomes mentionnés : l élevage. Grâce à cette analyse, il est prévu d évaluer comment l intensification de la culture des bovins modifie les émissions, la configuration de l utilisation des terres, peut aider à se conformer à la Loi sur la protection de la végétation native et générer des gains économiques dans une zone comptant plus de 1.700 municipalités. L objectif est de déterminer la meilleure politique d intensification de l activité du bétail en tenant compte de l environnement et de l économie compromis. Ce choix permettra au pays d être en mesure d offrir aux consommateurs domestiques et internationaux une activité plus durable avec une minimisation de l impact environnemental généré et une augmentation des revenus. Avec cela, la thèse montre que les changements dans l utilisation des terres dans quatre classes différentes – l agriculture, l élevage, la forêt et d autres utilisations – sont des phénomènes locaux dont la somme a un impact mondial pertinent. Les résultats renforcent l importance des politiques publiques environnementales et agricoles et regardent les différences entre les municipalités. Pour le Brésil, il existe un immense potentiel à la fois pour l expansion de la zone forestière avec l intensification et la restauration de grandes zones libérées avec l augmentation du système de production de bœuf. Le pays a entre ses mains une chance unique d avoir un élevage durable économique et écologiquement avec une politique gouvernementale qui prend en compte la diversité locale.