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Título: Dinâmica da cobertura do solo para a Bacia Hidrográfica do Alto Rio Paraná
Título(s) alternativo(s): Land cover dynamics for the Upper Paraná River Basin
Autor(es): Rudke, Anderson Paulo
Orientador(es): Martins, Jorge Alberto
Palavras-chave: Sensoriamento remoto
Bacias hidrográficas
Paraná, Rio
Remote sensing
Watersheds
Data do documento: 30-Mai-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Apucarana
Londrina
Citação: RUDKE, Anderson Paulo. Dinâmica da cobertura do solo para a Bacia Hidrográfica do Alto Rio Paraná. 2018. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018.
Resumo: Este trabalho teve como principal objetivo desenvolver produtos de cobertura do solo para a Bacia Hidrográfica do Alto Rio Paraná (BHAPR) com o uso de técnicas de sensoriamento remoto, bem como avaliar mudanças nesta entre os anos de 1985 e 2015. Os produtos foram desenvolvidos com a utilização do classificador supervisionado SVM (support vector machine) e dados dos sensores Landsat TM (Thematic Mapper) e OLI (Operational Land Imager). A classificação dos produtos foi realizada com base em mais de 50 cenas para os anos de 1985 e 2015, cobrindo toda a área da BHAPR. Foram coletadas aproximadamente 300 amostras de treinamento em cada cena Landsat, e utilizou-se os métodos baseado a pixel e em objetos para a classificação das cenas. A acurácia dos produtos gerados foi avaliada através de critérios estatísticos adotados na literatura - Precisão Global e Índice Kappa. O produto gerado foi ainda comparado com produtos globais tradicionalmente em uso. Os resultados não demonstraram variação significativa entre as classificações baseada a pixel e em objetos - a classificação baseada em objetos foi mais representativa para o ano de 1985 (Precisão Global de 63%) e a baseada a pixel para o ano de 2015 (Precisão Global de 80%). Observou-se que os menores valores de acurácia estão associados às sub-bacias com maior rugosidade do terreno, bem como maior complexidade espacial da vegetação – mosaicos de cerrado, agricultura e pastagem. A comparação com produtos globais evidenciou concordâncias razoáveis entre o produto desenvolvido para o ano de 2015 e os produtos globais GlobCover-2009 e Globeland30-2010 – concordância em 50% da área. Em contrapartida, a maior discordância foi encontrada para o produto MODIS-2013, que apresenta menor resolução espacial, dentre os produtos avaliados. Espacialmente a comparação entre os produtos evidenciou que as sub-bacias de maior concordância foram as sub-bacias com características agrícolas intensas. A mudança mais expressiva na cobertura terrestre entre 1985 e 2015 refere-se ao aumento na classe Agricultura e a diminuição nas áreas da classe Cerrado/Vegetação arbustiva. Cerca de 63% da área original de Cerrado/Vegetação arbustiva passou a ser representada por agropecuária em 2015. Para a classe Cerrado/Vegetação arbustiva as sub-bacias com as reduções mais acentuadas foram aquelas localizadas na margem direita da BHAPR, onde a classe ocupava mais de 50% da área em 1985 e reduziu para valores de alguns poucos percentuais em 2015. De um modo geral os resultados mostram avanço das áreas agrícolas sobre áreas de pastagem e destas sobre o Cerrado. Ficou evidente também que as áreas de floresta sofreram intensa mudança, tanto pela redução de áreas nativas, quanto pelo surgimento de novas áreas de florestamento e reflorestamento.
Abstract: The main objective of this work was to develop land cover products using remote sensing techniques for the Upper Paraná River Basin (UPRB), as well as evaluate changes between the years 1985 and 2015. The products were developed with the SVM (Support Vector Machine) supervised classifier and Landsat TM (Thematic Mapper) and OLI (Operational Land Imager) sensor data. The product classification was based on more than 50 scenes from 1985 and 2015, covering an entire area of the UPRB, and totalizing about 300 training samples for each Landsat scene. Pixel-based and object-based methods were used for the scene classification. The accuracy of the generated products was evaluated through statistical criteria adopted in the literature - Overall Accuracy and Kappa Index. The product was also compared with global products traditionally in use. The results did not show significant variation between the pixel-based and object-based classifications - the object-based classification was more Representative for the year 1985 (Overall Accuracy of 63%) and the pixel-based classification for the year 2015 (Overall Accuracy of 80%). It was observed that the lower values of accuracy are associated to the sub-basins with greater roughness of the terrain, as well as greater spatial complexity of the vegetation - mosaics of cerrado, agriculture and pasture. The comparison with global products showed reasonable agreement between the product developed for 2015 and the global products GlobCover-2009 and Globeland30-2010 - agreement in 50% of the area. On the other hand, the greatest disagreement was found for the MODIS-2013 product, which presents lower spatial resolution, among the evaluated products. Spatially the comparison between the products showed that the sub-basins of greater agreement were those with intense agricultural activities. The most significant change in land cover between 1985 and 2015 refers to the increase in the Agriculture class and the decrease in the areas of the Cerrado/Shrub vegetation class. About 63% of the original Cerrado/shrub vegetation area was classified as Agriculture in the year 2015. For the Cerrado/Shrub vegetation class, the sub-basins with the sharpest reductions were those located on the right bank of the BHAPR, where the class occupied more than 50% of the area in 1985 and decreased to values of a few percentages in 2015. Overall, the results show the advance of the agricultural areas on pasture areas and from these on the Cerrado. It was also evident that the forest areas underwent an intense change, due both to the reduction of native areas and to the emergence of new afforestation and reforestation areas.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3328
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