[EN] The aim of this Thesis is to establish methodologies to improve agricultural produc-tion techniques, biodiversity conservation, and forecast of air quality, through the analytical capacity of Geographic Information Systems. Several methodologies are proposed to integrate both the geographic component of data and methods, in order to provide a practical, transferable, and integrated solution to the increasing need for environmental studies at larger scales. Initially, a plot-based approach to detect fraction of tree cover from high spatial resolution images in an Irrigation Community is proposed. The calculation of quality rates for the management of Irrigation Communities is important, and requires accurate and up-to-date knowledge of water requirements of each specific crop. The computation of the shadow fraction of vegetation cover on large areas needs of systems to able to integrate the spatial component and enable accurate results. This study presents a shadow fraction approach based on classification of high spatial resolution orthoimages acquired within the Spanish National Plan of Survey of the Territory (PNOT). The results of the classification are subsequently used in a Geographic Information System for irrigation management. Secondly, methodology for the integration of geospatial data from different sources is presented. This method aims to predict actual vegetation models, on a forested Natural Park. The quantitative spatial information is used to characterize a 25 x 25 m grid, includes: (1) topographic descriptors and the solar irradiation metrics, (2) texture features computed from aerial photography, and (3) vegetation indices informing about the vegetation status. A multivariate method is proposed by overlapping layers in a GIS. The results, are tested using independent samples, and point out to the potential of these techniques to provide and to estimate actual vegetation maps as guide in the restoration of forest ecosystems. The last study, is a forecast and evaluation of air pollution related to transport systems in urban areas. The method relies on three different geospatial data sourcess: meteorology conditions, traffic emissions, and street geometry. An inverse model calculation of dispersion of pollutants to determinate emissions of the actual car feet to provide factor emission the methodology uses. A cartographical model is defined in to integrate the geospatial data sets (i.e. measured CO concentrations, Cadastral data, and LIDAR data) with mathematical applied. The results of factor emissions have been tested in other cities. The defined model is used to estimate spatial distribution air pollutant in streets of Valencia city center and the results are represented via maps. The integration of spatial components to traditional methods allows to predict and to describe as working the phenomena in the nature. Additionally, the production of maps of phenomena improves the potential of the analysis, enable to reach more meaningful results. In order to understand and research interactions on them, these systems enable to combine different analysis disciplines and methods. For example, the atmosphere and the environment can be integrated throughout scale in space and time. This Thesis opens up various lines of research to improve our knowledge on agriculture, natural environment, and air quality. Future research may combination and fusion of methodologies to better understand the influence of vegetation cover on air quality, in order to improving the forecast of urban pollution caused by car traffic emissions. / [ES] Esta tesis tiene como objetivo establecer técnicas de análisis espacial para el desarrollo de métodos dirigidos a mejorar las técnicas de producción agraria, la conservación de la biodiversidad y evaluar el pronóstico de la calidad de aire, a través de la capacidad analítica de los Sistemas de Información Geográfica (SIG). Se proponen diversas metodologías para incorporar la componente geográfica a los datos y métodos, ofreciendo una solución práctica, transferible e integrada, a la creciente necesidad del estudio del medio que nos rodea, a escalas más amplias. El primer lugar, se propone una metodología basada en la clasificación de imágenes para automatizar la determinación de la cobertura arbórea de un cultivo en las parcelas de una comunidad de regantes. El cálculo de los índices de calidad en la gestión de riego requiere tener un conocimiento preciso de los consumos efectuados y de las necesidades de los cultivos en cada parcela. La determinación de la fracción promedio de suelo cubierto por la vegetación en grandes extensiones, como el caso de una comunidad de regantes, hace necesaria la utilización de sistemas que aporten un aspecto espacial, de manera que faciliten y hagan más preciso el cálculo de la misma. En el presente estudio, se propone un método para determinar la cobertura arbórea en cada parcela a través de una clasificación de imágenes cedidas por el Plan Nacional de Observación del Territorio (PNOT), que permite implementarlo de forma sencilla en un Sistema de Información Geográfica para la gestión del riego. A continuación, se expone una metodología para la obtención de un modelo de distribución de vegetación, (en un Parque Natural de gran valor paisajístico), a partir de datos de la presencia de vegetación forestal y variables ambientales obtenidas de diversas fuentes (modelos digitales de elevación y fotografía aéreas). La información cuantitativa extraída de cada variable es extraída a escala de pixel de 25x25 m y consiste en: (1) descriptores espaciales del relieve y de la radiación, obtenida de modelos digitales de elevación, (2) características texturales extraídas de imágenes aéreas, y (3) índices de vegetación que informan de sus características. Se aplica un método clásico multivariante al que se le incorpora la componente espacial a través de la superposición de capas en un SIG. Los resultados son cotejados con muestras independientes y evidencian la potencialidad del método para construir mapas de vegetación con el objetivo de servir de orientación para la restauración del ecosistema forestal. Finalmente, se presenta una metodología para el pronóstico de la contaminación del aire relacionada con el tráfico rodado en áreas urbanas. El método se basa principalmente en medidas de tres factores: (1) las condiciones meteorológicas, (2) la intensidad de tráfico vehicular, y (3) la geometría de la vía y la aplicación de dos modelos de dispersión de contaminante mediante modelización inversa, (con el objetivo de determinar las emisiones de la actual flota de vehículos). Se utilizan herramientas de información geográfica que integran, a través de un modelo cartográfico, información de diversas fuentes (medidas de concentración de CO, datos catastrales y datos LIDAR) y uso de varios modelos matemáticos. Los resultados de los factores de emisión han sido comparados con los resultados obtenidos en otros estudios desarrollados con la misma metodología, tras su validación se han aplicado los dos modelos de dispersión para estimar la distribución espacial del contaminante en algunas vías del centro de la ciudad de Valencia. La incorporación de la componente espacial a métodos tradicionales sirve de base para predecir y conocer cómo funcionan los fenómenos en la naturaleza, a la vez que permite la creación de una cartografía de los elementos utilizados para el análisis, la investigación y la divulgación / [CA] Aquesta tesi té per objectiu establir tècniques d'anàlisi espacial per al desenvolupament de mètodes dirigits a millorar les tècniques de producció agrària, la conservació de la biodiversitat i per avaluar el pronòstic de la qualitat de l'aire, mitjançant la capacitat analítica dels Sistemes d'Informació Geogràfica. Es proposen diferents metodologies per tal d'incorporar la component geogràfica a les dades i mètodes, oferint una solució pràctica, transferible i integrada a la necessitat creixent de l'estudi del medi que ens envolta, a escales més amplies. Primerament, es proposa una metodologia basada en la classificació d'imatges per tal d'automatitzar la determinació de la cobertura arbòria d'un cultiu a les parcel¿les d'una comunitat de regants. El càlcul del índexs de qualitat de la gestió del reg requereix tindre un coneixement precís del consum efectuat i de les necessitats dels cultius en cada parcel¿la. La determinació de la fracció mitjana de sol cobert per la vegetació en grans extensions, com és el cas d'una comunitat de regants, fa necessària la utilització de sistemes que aporten l'aspecte espacial, de manera que faciliten i augmenten la precisió del càlcul d'aquesta fracció. Al present estudi, es proposa un mètode per determinar la cobertura arbòria a cada parcel¿la mitjançant una classificació de les imatges cedides pel Pla Nacional d'Observació del Territori (PNOT), que permet la implementació senzilla del mètode en un Sistema d'Informació Geogràfica per a la gestió del reg. Seguidament, s'exposa una metodologia per a l'obtenció d'un model de distribució de vegetació, en un Parc Natural de gran valor paisatgístic, a partir de dades sobre la pre-sència de la vegetació forestal i variables ambientals obtingudes de diferents fonts (models digitals d'elevació i fotografies aèries). La informació quantitativa extreta de cada variable és referida a escala de píxel de 25x25 m i consisteix en: (1) descriptors espacials del relleu i de la radiació, obtinguda de models digitals d'elevació, (2) característiques texturals extretes d'imatges aèries, i (3) índexs de vegetació multivariant que informen de les característiques d'aquesta. A més a més, s'utilitza un mètode clàssic multivariant al que s'incorpora la component espacial mitjançant la superposició de capes en un Sistema d'informació Geogràfica. Els resultats són comparats amb mostres independents i evidencien el potencial del mètode per construir mapes de vegetació amb l'objectiu de servir d'orientació per a la restauració de l'ecosistema forestal. Per acabar, es presenta una metodologia per al pronòstic de la contaminació de l'aire en relació al tràfic rodat en àrees urbanes. El mètode es basa principalment en les mesures de tres factors: (1) les condicions meteorològiques, (2) la intensitat del tràfic vehicular, i (3) la geometria de la via i l'aplicació de dos models de dispersió de contaminant mitjançant la modelització inversa, amb l'objectiu de determinar les emissions de la flota de vehicles actual. A més a més, s'utilitzen ferramentes d'informació geogràfica que integren, per mitjà d'un model cartogràfic, informació de diverses fonts (mesures de concentració de CO, dades cadastrals i dades LIDAR) i l'ús de diferents models matemàtics. Finalment, els resultats dels factors d'emissió es comparen amb els resultats d'altres estudis desenvolupats amb la mateixa meto-dologia. Després d'una validació, s'empren dos models de dispersió per estimar la distribució del contaminant en algunes vies del centre de la ciutat de València. / López Pérez, E. (2016). Modelos cartográficos en agricultura y medio ambiente: métodos de cálculo de cobertura arbórea, modelo de distribución de especies y modelo de pronostico de calidad de aire [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62189

A expansão urbana tem conferido expressiva alteração à paisagem e às características do meio ambiente, sobretudo no que tange aos seus componentes arbóreos. Em contrapartida, esse contexto revela um pressuposto fundamental para o planejamento e investimento no setor, à medida que a provisão desses recursos tem efeito direto e indireto sobre a qualidade de vida do homem urbano. A jovem cidade de Palmas, capital do Tocantins, tem sofrido com a falta de planejamento e manejo adequado dos componentes arbóreos à medida que a provisão insuficiente desses serviços urbanos tem gerado prejuízos atuais e futuros para a população. O objetivo desse estudo é estimar valor monetário para os benefícios da vegetação arbórea do município considerando-se a disposição a pagar dos indivíduos e os determinantes da mesma para a melhoria e/ou expansão dos serviços derivados desse ativo, técnica resguardada na metodologia da Avaliação Contingente. Por sua vez, a metodologia valeu-se de pesquisas amostrais e de técnicas como o modelo estocástico Logit para estimar a Máxima Disposição a Pagar dos indivíduos, como medida do bem-estar apropriado. Os resultados foram satisfatórios mesmo com uma aceitação moderada de cerca de 43% dos entrevistados demonstrando estar disponíveis para contribuir. Assim, o preço reserva estimado assumiu uma média mensal de R$7,32; o que corresponde a um montante de R$426.420,92 para o total dos domicílios privados do município. Os recursos anuais que poderiam ser arrecadados são da ordem de R$ 5.093.051,04 milhões caso fosse instituída a cobrança. Tais resultados são comprobatórios da importância atribuída aos serviços da cobertura arbórea urbana bem como inferem a cerca dos seus efeitos sobre o equilíbrio do meio ambiente. Portanto, espera-se que essa pesquisa sirva como ferramenta útil para a tomada de decisão por parte do poder público municipal no sentido de ampliar e melhorar a cobertura arbórea da cidade. Palavras chave: Economia Ambiental, Cobertura Arbórea Urbana, Método de Avaliação Contingente, Bem-Estar. / Urban sprawl has given significant change to the landscape and characteristics of the environment, especially in respect to its components tree. Conversely, this context reveals a fundamental prerequisite for planning and investment in the sector, as the provision of these resources has direct and indirect effects on quality of life of urban man. The young city of Palmas, capital of Tocantins, has suffered from a lack of planning and proper management of tree components as the insufficient provision of urban services has generated losses for the current and future population. The aim of this study is to estimate the monetary value of the benefits of trees in the city considering the willingness to pay of individuals and the determinants of this for the improvement and/or expansion of services derived from this asset, technical sheltered in the Contingent Evaluation methodology. In turn, drew on the methodology of sample surveys and techniques like stochastic model to estimate the Logit Maximum Willingness to Pay of individuals, as a measure of welfare appropriate. The results were satisfactory even with a moderate acceptance of about 43% of respondents demonstrating be available to contribute. Thus, the estimated reserve price has taken a monthly average of R $ 7.32, which corresponds to an amount of R $ 426,420.92 for the total of private homes in the city. The annual resources that could be raised are of R $ 5,093,051.04 million if the charge was introduced. These results are proof of the importance attributed to the services of urban tree cover and infer about their effects on the balance of the environment. Therefore, it is hoped that this research will serve as a useful tool for decision making by the municipal government to expand and improve the city's tree cover. Keywords: Environmental Economics, Urban tree cover, contingent valuation method, Welfare

A influência benéfica de áreas verdes no conforto humano em áreas urbanas tem sido reconhecida por estudos de diferentes campos do conhecimento. A fim de verificar a relação existente do conforto humano com métricas de cobertura arbórea na cidade de Piracicaba/SP, foram dispostos 43 registradores higrotérmicos microprocessados durante 40 dias de coleta tanto na estação chuvosa e seca dos anos de (2015-2016), bem como uma estação meteorológica móvel, da marca Davis Vantage Vu, de modo a obter as variáveis de conforto humano relacionadas com a sensação térmica relatada pelos residentes. Para tanto, foram utilizados índices de avaliação de conforto térmico (UTCI - Universal Thermal Comfort Index) e (PET- Physiologically Equivalent Temperature) obtidos por meio do modelo RayMan Pro. Questionários aplicados aos residentes das áreas de estudo possibilitaram verificar se os resultados obtidos por meio dos índices UTCI e PET correspondiam à real sensação de conforto térmico relatada pelos entrevistados. O tecido urbano foi caracterizado por meio de classificação supervisionada realizada pelo software MultiSpec feita a partir de imagem multiespectral de alta resolução do satélite WorldView 2 no ano de 2011 para a cidade de Piracicaba/SP. Buffers (áreas de influências dos pontos analisados) de 10, 20 e 500 metros foram gerados ao redor dos pontos de estudo pelo software Quantum Gis, v. 2.4, possibilitando correlacionar a porcentagem de cobertura com os dados microclimáticos obtidos com o objetivo de se obter modelos estatísticos que conseguissem predizer o quanto de cobertura arbórea seria necessária para a diminuição de uma dada temperatura média urbana. Foram obtidos valores de Índice de Floresta Urbana (IFU) para os bairros analisados. As estações Davis Vantage Vu foi calibrada com a da ESALQ/USP no intuito de que os dados climáticos tivessem maior veracidade e estivessem condizentes com a sensação térmica relatada pelos entrevistados; além disso, foram feitos ajustes dos dias de coleta na tentativa de padronizá-los. Dentre os resultados obtidos, os valores de IFUs corresponderam aos bairros mais confortáveis. Verificou-se, também, maior correlação dos dados microclimáticos dos 43 pontos com o uso e ocupação do solo para buffers de 20 metros na estação chuvosa e buffers de 500 metros na estação seca. Sendo assim, modelos estatísticos serviram para afirmar que aproximadamente 57% (R2 = 0,57) do valor da temperatura média urbana foi explicado pela quantidade de cobertura arbórea na estação chuvosa e 60% (R2 = 0,60) do valor da temperatura média urbana foi explicado pela quantidade de cobertura arbórea na estação seca. Como resultado precípuo desta pesquisa, os modelos gerados permitiram responder uma resposta ainda inexistente: a quantidade de árvores necessária para diminuir o calor excessivo em determinada área urbana, algo altamente desejável em tempos de alterações climáticas e com cidades em crise de abastecimento de água e energia elétrica. Constatou-se, portanto, que para diminuir 1°C da temperatura média urbana é necessário acrescentar 14,31% de cobertura arbórea na estação seca e 27,70% na estação chuvosa no município de Piracicaba/SP. Como avanço nesta pesquisa e inédito para a cidade, os modelos estatísticos permitem ser adotados por outras cidades com a finalidade de proporcionar maior conforto ambiental urbano para a população e inspecionar e avaliar a situação da arborização urbana nas cidades brasileiras. / The beneficial influence of green areas on human comfort in urban areas has been recognized by studies from different fields of knowledge. In order to verify the existing relationship of human comfort with tree cover metrics in the city of Piracicaba/SP, 43 microprocessed hygrothermal registers were arranged during 40 days of collection in both rainy and dry season of the years 2015-2016, as well as a mobile weather station of the Davis Vantage Vu brand, in order to obtain the human comfort variables related to the thermal sensation reported by residents. The thermal comfort index (UTCI) and PET (Physiologically Equivalent Temperature) values were obtained using the RayMan Pro model. Questionnaires applied to the residents of the study areas made it possible to verify if the results obtained through the UTCI and PET index corresponded to the real sensation of thermal comfort reported by the interviewees. The urban area was characterized by supervised classification performed by MultiSpec software made from a high-resolution multispectral image of WorldView 2 satellite in 2011 for the city of Piracicaba/SP. Buffers (areas of influence of the analyzed points) of 10, 20 and 500 meters were generated around the points of study by Quantum Gis software, v. 2.4, making it possible to correlate the percentage of coverage with the microclimatic data, obtained with the objective of make statistical models that could predict how much tree cover would be necessary for the decrease of a given urban temperature average. Urban Forest Index (IFU) values were obtained for the neighborhoods analyzed. The Davis Vantage Vu stations were calibrated with ESALQ/USP stations in order to make the climate data more accurate and consistent with the thermal sensation reported by the interviewees; In addition, adjustments of collection days were made in an attempt to standardize them. Among the results obtained, IFU values corresponded to the most comfortable neighborhoods. It was also verified a higher correlation of the microclimatic data of the 43 points with the use and occupation of the soil for buffers of 20 meters in the rainy season and buffers of 500 meters in the dry season. Thus, statistical models served to assert that approximately 57% (R² = 0.57) of the mean urban temperature was explained by the amount of tree cover in the rainy season and 60% (R² = 0.60) of the average temperature was explained by the amount of tree cover in the dry season. As a result of this research, the models generated allowed to respond to a still non-existent response: the amount of trees needed to reduce excessive heat in a given urban area, something highly desirable in times of climate change and with cities in crisis of water and energy supply power. It was verified, therefore, that to reduce 1°C of the urban average temperature it is necessary to add 14.31% of tree cover in the dry season and 27.70% in the rainy season in the city of Piracicaba/SP. As an advance in this research and unprecedented for the city, the statistical models allow adoption by other cities with the purpose of providing greater urban environmental comfort for the population and to inspect and evaluate the situation of urban afforestation in Brazilian cities.

A influência benéfica de áreas verdes no conforto humano em áreas urbanas tem sido reconhecida por estudos de diferentes campos do conhecimento. A fim de verificar a relação existente do conforto humano com métricas de cobertura arbórea na cidade de Piracicaba/SP, foram dispostos 43 registradores higrotérmicos microprocessados durante 40 dias de coleta tanto na estação chuvosa e seca dos anos de (2015-2016), bem como uma estação meteorológica móvel, da marca Davis Vantage Vu, de modo a obter as variáveis de conforto humano relacionadas com a sensação térmica relatada pelos residentes. Para tanto, foram utilizados índices de avaliação de conforto térmico (UTCI - Universal Thermal Comfort Index) e (PET- Physiologically Equivalent Temperature) obtidos por meio do modelo RayMan Pro. Questionários aplicados aos residentes das áreas de estudo possibilitaram verificar se os resultados obtidos por meio dos índices UTCI e PET correspondiam à real sensação de conforto térmico relatada pelos entrevistados. O tecido urbano foi caracterizado por meio de classificação supervisionada realizada pelo software MultiSpec feita a partir de imagem multiespectral de alta resolução do satélite WorldView 2 no ano de 2011 para a cidade de Piracicaba/SP. Buffers (áreas de influências dos pontos analisados) de 10, 20 e 500 metros foram gerados ao redor dos pontos de estudo pelo software Quantum Gis, v. 2.4, possibilitando correlacionar a porcentagem de cobertura com os dados microclimáticos obtidos com o objetivo de se obter modelos estatísticos que conseguissem predizer o quanto de cobertura arbórea seria necessária para a diminuição de uma dada temperatura média urbana. Foram obtidos valores de Índice de Floresta Urbana (IFU) para os bairros analisados. As estações Davis Vantage Vu foi calibrada com a da ESALQ/USP no intuito de que os dados climáticos tivessem maior veracidade e estivessem condizentes com a sensação térmica relatada pelos entrevistados; além disso, foram feitos ajustes dos dias de coleta na tentativa de padronizá-los. Dentre os resultados obtidos, os valores de IFUs corresponderam aos bairros mais confortáveis. Verificou-se, também, maior correlação dos dados microclimáticos dos 43 pontos com o uso e ocupação do solo para buffers de 20 metros na estação chuvosa e buffers de 500 metros na estação seca. Sendo assim, modelos estatísticos serviram para afirmar que aproximadamente 57% (R2 = 0,57) do valor da temperatura média urbana foi explicado pela quantidade de cobertura arbórea na estação chuvosa e 60% (R2 = 0,60) do valor da temperatura média urbana foi explicado pela quantidade de cobertura arbórea na estação seca. Como resultado precípuo desta pesquisa, os modelos gerados permitiram responder uma resposta ainda inexistente: a quantidade de árvores necessária para diminuir o calor excessivo em determinada área urbana, algo altamente desejável em tempos de alterações climáticas e com cidades em crise de abastecimento de água e energia elétrica. Constatou-se, portanto, que para diminuir 1°C da temperatura média urbana é necessário acrescentar 14,31% de cobertura arbórea na estação seca e 27,70% na estação chuvosa no município de Piracicaba/SP. Como avanço nesta pesquisa e inédito para a cidade, os modelos estatísticos permitem ser adotados por outras cidades com a finalidade de proporcionar maior conforto ambiental urbano para a população e inspecionar e avaliar a situação da arborização urbana nas cidades brasileiras. / The beneficial influence of green areas on human comfort in urban areas has been recognized by studies from different fields of knowledge. In order to verify the existing relationship of human comfort with tree cover metrics in the city of Piracicaba/SP, 43 microprocessed hygrothermal registers were arranged during 40 days of collection in both rainy and dry season of the years 2015-2016, as well as a mobile weather station of the Davis Vantage Vu brand, in order to obtain the human comfort variables related to the thermal sensation reported by residents. The thermal comfort index (UTCI) and PET (Physiologically Equivalent Temperature) values were obtained using the RayMan Pro model. Questionnaires applied to the residents of the study areas made it possible to verify if the results obtained through the UTCI and PET index corresponded to the real sensation of thermal comfort reported by the interviewees. The urban area was characterized by supervised classification performed by MultiSpec software made from a high-resolution multispectral image of WorldView 2 satellite in 2011 for the city of Piracicaba/SP. Buffers (areas of influence of the analyzed points) of 10, 20 and 500 meters were generated around the points of study by Quantum Gis software, v. 2.4, making it possible to correlate the percentage of coverage with the microclimatic data, obtained with the objective of make statistical models that could predict how much tree cover would be necessary for the decrease of a given urban temperature average. Urban Forest Index (IFU) values were obtained for the neighborhoods analyzed. The Davis Vantage Vu stations were calibrated with ESALQ/USP stations in order to make the climate data more accurate and consistent with the thermal sensation reported by the interviewees; In addition, adjustments of collection days were made in an attempt to standardize them. Among the results obtained, IFU values corresponded to the most comfortable neighborhoods. It was also verified a higher correlation of the microclimatic data of the 43 points with the use and occupation of the soil for buffers of 20 meters in the rainy season and buffers of 500 meters in the dry season. Thus, statistical models served to assert that approximately 57% (R² = 0.57) of the mean urban temperature was explained by the amount of tree cover in the rainy season and 60% (R² = 0.60) of the average temperature was explained by the amount of tree cover in the dry season. As a result of this research, the models generated allowed to respond to a still non-existent response: the amount of trees needed to reduce excessive heat in a given urban area, something highly desirable in times of climate change and with cities in crisis of water and energy supply power. It was verified, therefore, that to reduce 1°C of the urban average temperature it is necessary to add 14.31% of tree cover in the dry season and 27.70% in the rainy season in the city of Piracicaba/SP. As an advance in this research and unprecedented for the city, the statistical models allow adoption by other cities with the purpose of providing greater urban environmental comfort for the population and to inspect and evaluate the situation of urban afforestation in Brazilian cities.