Gémeos digitais da floresta: dos dados à simulação e decisão

A crescente disponibilidade de dados provenientes de satélites, drones, sensores terrestres, modelos meteorológicos de alta resolução e sistemas de informação geográfica tem permitido o desenvolvimento de ferramentas cada vez mais sofisticadas para apoiar a prevenção, a preparação, o combate e a recuperação pós-incêndio.

Para Miguel Almeida, num contexto marcado “por alterações climáticas, aumento da frequência de fenómenos meteorológicos extremos e crescente complexidade da paisagem rural, não é de estranhar que a tecnologia tenha um papel cada vez mais estrutural”.

Para o investigador, isto é particularmente visível na forma como são tomadas atualmente as decisões operacionais. “Tradicionalmente, a gestão dos incêndios dependia fortemente da observação direta do território e da experiência dos agentes no terreno. Embora estes fatores continuem a ser fundamentais, uma parte crescente das estratégias de gestão do risco é, atualmente, concebida longe do local da ocorrência, em centros de coordenação e de apoio à decisão”. Isto só é possível graças a uma infraestrutura de dados e comunicação cada vez mais eficiente, assim como à disponibilidade de informação proveniente de sensores remotos.

Um gémeo digital é um novo marco na evolução tecnológica. Mais do que um mapa 3D, é uma representação digital dinâmica de um sistema físico. Na floresta, os gémeos digitais poderão integrar dados sobre topografia, vegetação, infraestruturas e meteorologia, permitindo explorar cenários de gestão e de comportamento do fogo.

Ultrapassar as limitações de um modelo plano e estático

A investigação nesta área antecede o desenvolvimento dos atuais gémeos digitais, com trabalhos dedicados à visualização e à simulação de incêndios.

Por exemplo, para ultrapassar a limitação da bidimensionalidade, uma equipa de I&D espanhola propôs, em 2011, uma aplicação de previsão e visualização de incêndios baseada num ambiente de informação geográfica a três dimensões (GIS 3D) ligado a um motor de simulação.

Mais de uma década depois, em 2024, uma equipa da Universidade Florestal de Pequim mostrou como um ambiente florestal virtual tridimensional pode apoiar a alocação dinâmica de meios de combate a incêndio e visualizar o próprio processo de combate, estabelecendo um quadro de decisão imersivo e de simulação em tempo real que pode aplicar-se a diferentes cenários de fogo e a situações reais de limitação de pessoal e equipamento.

Gémeos digitais: a próxima geração de sistemas de apoio à decisão

Em 2026, as soluções propostas procuram ir além da visualização tridimensional. O conceito emergente é o dos gémeos digitais (digital twins), considerados por muitos especialistas como a próxima geração de sistemas de apoio à decisão.

Mas o que é, afinal, um gémeo digital?

“Um gémeo digital consiste numa réplica virtual dinâmica de um sistema físico, permanentemente atualizada através de fluxos contínuos de dados”, explica Carlos Viegas.

No âmbito da gestão florestal e do risco de incêndio, esta abordagem permite representar virtualmente uma floresta, integrando informação sobre topografia, vegetação, infraestruturas, condições meteorológicas e outros fatores relevantes para a antecipação da evolução do risco e do comportamento do fogo.

A história da gestão dos incêndios rurais demonstra que os avanços tecnológicos têm sido determinantes para melhorar a eficácia das operações e reduzir impactos. Os gémeos digitais representam mais um passo nesta evolução. Não substituirão a experiência humana nem o conhecimento dos operacionais no terreno, mas fornecerão uma capacidade sem precedentes para compreender, antecipar e gerir sistemas complexos.

Segundo Carlos Viegas, as potencialidades desta abordagem são enormes, pois “um gémeo digital permite testar virtualmente diferentes estratégias de gestão sem necessidade de intervenção física no território”. Dependendo dos dados e dos modelos disponíveis, esta abordagem pode servir para:

– Avaliar o impacto de faixas de gestão de combustível;

– Analisar diferentes estratégias de ordenamento florestal;

– Simular comportamentos do fogo sob diferentes condições meteorológicas;

– Determinar a localização e a ação otimizadas de recursos de combate;

– Funcionar como plataforma de treino, permitindo que operacionais e decisores tenham contacto com cenários complexos num ambiente seguro e controlado.

Para além disso, “e talvez mais importante”, sublinha, “estes sistemas contribuem para uma gestão mais preventiva e menos reativa, pois, em vez de responderem apenas às emergências, criam condições para antecipar problemas, avaliar vulnerabilidades e reduzir a probabilidade de ocorrência de catástrofes”.

Mapas semânticos tridimensionais imersivos, gerados a partir de dados aéreos, podem ser visualizados com recurso a dispositivos de realidade aumentada (RA) ou realidade virtual (RV) para formação e apoio à decisão. Possibilidade de extração de parâmetros geométricos da vegetação.

ForestSphere: o primeiro gémeo virtual em desenvolvimento em Portugal

Em pouco mais de um ano, foram dados passos significativos: foi desenvolvida uma plataforma totalmente funcional, já testada e que continua em processo de melhoria contínua para se afirmar como o primeiro gémeo digital da floresta portuguesa.

De junho a setembro de 2026, a plataforma foi utilizada num contexto de apoio à decisão na Autoridade Nacional de Emergência e Proteção Civil (ANEPC), com o objetivo de avaliar as suas capacidades. Esta utilização deve, contudo, ser distinguida de uma validação quantitativa sobre a precisão das suas previsões ou a sua eficácia operacional.

As capacidades demonstradas incluem a recolha automática e o processamento de dados necessários para identificar, em tempo real, a localização reportada do fogo, as condições locais de topografia, vegetação e meteorologia, bem como a localização dos meios de combate aéreos.

Os modelos incluídos permitem ainda prever a evolução do fogo nas horas seguintes, determinar que infraestruturas ou localidades podem vir a ser afetadas e quais as possibilidades de contenção ou combate ao avanço da frente de fogo.

Visualização da localização e o estado dos meios de combate a incêndios no terreno. Simulação de estratégias de combate a incêndios otimizadas com base nas condições atuais e previstas.

O contributo dos vários membros do ForestSphere foi essencial:

• A Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial (ADAI) da Universidade de Coimbra e a Sim4Safety, spin-off da mesma universidade, foram responsáveis pelo desenvolvimento contínuo dos algoritmos de simulação de propagação do fogo;
• O Instituto de Sistemas e Robótica (ISR) da Universidade de Coimbra dedicou-se ao processamento de dados e às ferramentas de inteligência artificial para afinar os resultados das simulações;
• A Onesource, empresa de desenvolvimento, consultoria e gestão de Tecnologias da Informação, assumiu a implementação das novas funcionalidades na plataforma;
• A Bold Robotics responsabilizou-se pela integração de funcionalidades para futuros meios robóticos de combate ao fogo.

As outras entidades parceiras intervieram na validação da plataforma e das suas funcionalidades em contexto operacional, nomeadamente a Comunidade Intermunicipal da Região de Coimbra, a REN – Redes Energéticas Nacionais, a Câmara Municipal da Lousã, a Direção-Geral do Território e o ICNF – Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas.

Integração de dados e interfaces com sistemas físicos, como sensores nos bombeiros e nas viaturas de combate. Interfaces com sistemas robóticos autónomos para gestão da vegetação e combate ao fogo.

Com a concretização e demonstração do ForestSphere em ambiente operacional comprovou-se que existe em Portugal, em particular na região de Coimbra, capacidade técnica e científica para desenvolver ferramentas digitais avançadas, que reproduzem a realidade da floresta e os processos envolvidos na gestão do risco de incêndio.

Próximos passos incluem novos modelos e mapeamento 3D

Quanto às melhorias que estão ainda a ser feitas, elas tiram partido da arquitetura modular da plataforma, que permite adicionar novas funcionalidades sem necessidade de alterações ao módulo principal nem disrupção do seu funcionamento.

“O sistema deverá ser melhorado com a incorporação de mapas tridimensionais de todo o país, obtidos com recurso a mapeamento com LiDAR”, diz Carlos Viegas. Em desenvolvimento no outono de 2026 estão também modelos de gestão de recursos terrestres e aéreos para otimização da estratégia de combate ao fogo, assim como modelos mais avançados de previsão do comportamento extremo do fogo.

Os simuladores de propagação do fogo continuam a ser aplicados pela REN e pelo Município de Chaves na gestão do risco de incêndio junto das suas infraestruturas e, futuramente, a plataforma ForestSphere será aplicada, em conjunto com o ICNF, num plano de melhoria da proteção da Paisagem Protegida da Serra do Açor.

Quanto a perspetivas futuras deste tipo de soluções, os investigadores acreditam que haverá uma integração crescente entre gémeos digitais, inteligência artificial, sistemas autónomos e computação em tempo real.

A plataforma pode ser aplicada a todo o território nacional, embora, no contexto do projeto, a sua aplicação esteja prevista apenas em zonas piloto na Região Centro de Portugal.

“Será possível incorporar dados recolhidos continuamente por satélites, drones autónomos e redes de sensores distribuídos, produzindo representações virtuais cada vez mais precisas e atualizadas do território”, refere Domingos Xavier Viegas. “E a integração com modelos de comportamento humano poderá igualmente apoiar processos de evacuação e de proteção de populações em emergência”, conclui o investigador.

Visualização simultânea de múltiplas fontes de dados, permitindo uma melhor perceção da situação operacional e decisões mais rápidas e fundamentadas.

O gémeo digital da floresta foi um dos oito gémeos digitais propostos pela DigitalTwins4SmartTerritories (DT4ST) em diferentes áreas. A iniciativa foi da Agência para a Reforma Tecnológica do Estado (ARTE), em colaboração com a Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT). A plataforma desenvolvida e o seu código-fonte serão, por isso, disponibilizados à ARTE, para uso potencial por outras entidades.