Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-04-26Bitstream added on 2014-06-13T20:48:22Z : No. of bitstreams: 1 mascaro_sa_me_rcla.pdf: 3768076 bytes, checksum: b0a3dd509b97c79909cb55128d2cdc3f (MD5) / O objetivo principal desta pesquisa foi mapear e estudar a evolução espaço-temporal do uso e cobertura do solo na área de influência do reservatório de Jurumirim, sudoeste do Estado de São Paulo, utilizando dados de sensoriamento remoto e processamento digital em SIG. Alguns dos algoritmos da classificação digital supervisionada foram testados e comparados para determinar a classificação que produz os mapeamentos mais exatos. Os resultados indicaram que o principal uso do solo na área desde 1972 é a pastagem; o reflorestamento e o turismo são atividades em crescimento enquanto o cerrado está diminuindo em 2003. Os algoritmos máxima verossimilhança e mínima distância são os melhores classificadores quanto a exatidão global e para a categoria cerrado. A implementação de dados de sensoriamento remoto em SIG é uma metodologia muito eficiente para o planejamento ambiental. / The major objective of this research was map and study the temporal-space evolution of the land-use and land-cover in the influence area of Jurumirim reservoir, southwest of São Paulo State, using remote sensing data and digital processing in GIS. Some of the supervised classification algorithms were tested and compared to determine the classification that produces the most accuracy maps. The results indicate that the major land-use in the area since 1972 is the crop; reforestation and tourism are increasing activities while cerrado is decreasing in 2003. Maximum likelihood and minimum distance are the best algorithms to global accuracy and for cerrado forest category mapping. Remote sensing data implemented in SIG is a efficient methodology to improve environmental planning.

[pt] Os processos de transformação da paisagem são resultantes da interação de elementos (bióticos e abióticos) que compõe a superfície da Terra. Baseia-se, a partir de uma perspectiva holística, no inter-relacionamento de uma série de ações e objetos que confluem para que a paisagem seja percebida como um momento sintético da confluência de inúmeras temporalidades. Desta maneira, as geotecnologias passam a se constituir como um importante aparato técnico-científico para a interpretação desta realidade ao possibilitar novas e diferentes formas do ser humano interpretar a paisagem. Um dos produtos gerados a partir desta interpretação é a classificação de uso e cobertura do solo e que se configura como um instrumento central para a análise das dinâmicas territoriais. Desta maneira, o objetivo do presente trabalho é elaboração de um modelo de classificação semi-automática baseada em conhecimento geográfico para o levantamento do padrão de uso e cobertura da paisagem a partir da utilização de imagens de satélite de alta resolução, tendo como recorte analítico uma área na porção setentrional no Maciço da Tijuca. O modelo baseado na análise de imagens baseadas em objetos, quando confrontados com a classificação visual, culminou em um valor acima de 80 por cento de correspondência tanto para imagens de 2010 e 2009, apresentando valores bastante elevados também na comparação classe a classe. A elaboração do presente modelo contribuiu diretamente para a otimização da produção dos dados elaborados contribuindo sobremaneira para a aceleração da interpretação das imagens analisadas, assim como para a minimização de erros ocasionados pela subjetividade atrelada ao próprio classificador. / [en] The transformation processes of the landscape are results from the interaction of factors (biotic and abiotic) that makes up the Earth s surface. This interaction, from a holistic perspective, is then based on the inter-relationship of a series of actions and objects that converge so that landscape is perceived as a moment of confluence of numerous synthetic temporalities. Thus, the geotechnologies come to constitute an important technical and scientific apparatus for the interpretation of this reality by enabling new and different ways of interpreting the human landscape. One of the products that can be generated from this interpretation is the use classification and land cover and is configured as a central instrument for the analysis of territorial dynamics. Thus, the aim of this work is the development of a semi-automatic classification model based on geographic knowledge to survey the pattern of land use and cover the landscape from the use of satellite images of high resolution, with the analytical approach an area in the northern portion of the Tijuca Massif. The model built on an Object-Based Image Analysis, when confronted with the visual classification, culminated in a value above 80 percent match for 2010 and 2009, with very high values in the comparison class to class. The development of this model directly contributed to the optimization of the production of processed data contributing greatly to the acceleration of the interpretation of the images analyzed, as well as to minimize errors caused by the subjectivity linked to the classifier itself.

A crescente pressão sobre os recursos naturais tem motivado pesquisadores a desenvolver metodologias e adoção de novas ferramentas para avaliar as principais forçantes de mudanças de uso e cobertura do solo e propor estratégias de mitigação em áreas antrópicas com baixa produtividade na Amazônia. Práticas conservacionistas como uso de sistemas de produção apresentam-se como alternativas capazes de apontar indicadores de sustentabilidade em consonância com políticas públicas para a região. As Unidades de Conservação - UCs são criadas para resguardar a integridade dos ecossistemas, a biodiversidade e os serviços ambientais de cada paisagem e retardar o avanço do desmatamento. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi avaliar padrões na paisagem na Floresta Nacional do Tapajós e seu entorno capazes de identificar a dinâmica de uso e cobertura do solo, períodos de alta e baixa intensidade de mudanças, heterogeneidade da paisagem e conectividades funcionais. Foram utilizadas quatro metodologias: análises quantitativas de mudança identificando perdas e ganhos; intensidade anual de mudanças, fragmentação por meio de métricas da paisagem; conectividade funcional, entre a matriz da UC e os fragmentos florestais em seu entorno. A área de estudo foi dividida em três subáreas: Floresta Nacional do Tapajós (FNT); Zona de Amortecimento (ZA); e Área de Influência (AI). Foram utilizadas imagens do satélite Landsat dos anos de 1986, 1997, 2005 e 2009. Avaliou-se a dinâmica de mudança em matriz de transição detalhada (perdas, ganhos, mudança líquida, permuta de mudança, intensidade anual de mudança). No sistema computacional Fragstats calculou-se índices métricos da paisagem. No ambiente SIG foi gerada a distância de menor custo utilizada no sistema Conefor. No Conefor foram gerados os índices de conectividade funcional. Com base nos quatro mapas de uso e cobertura do solo obtidos, referente aos anos de avaliações, verificou-se que pelo método tradicional de análise de padrões, as áreas com Floresta Nativa (FN) dentro da Flona Tapajós praticamente não variaram (3,1%), indicando a manutenção da conectividade funcional na UC. Todavia, na Zona de Amortecimento (ZA) e Área de Influência (AI), as perdas foram de 41,3% de Floresta Nativa (FN). Ao aplicar metodologias com maior análise de sensibilidade verificou-se que na parte norte da área de estudo existe menor probabilidade de conectividade com a Flona Tapajós. Conclui-se que as reduções de manchas florestais começaram na parte norte da área de estudo, também evidenciada pela intensificação dos caminhos de perdas de conectividade funcional nas áreas mais próximas a Belterra, onde localizam-se os cultivos de grãos. A Floresta Nacional do Tapajós apresenta maior conectividade com a parte sul, ou seja, existe maior probabilidade de conectividade funcional com o município de Rurópolis. / Growing pressure on natural resources has motivated researchers to develop methodologies and new tools to assess the main driving forces of land cover and land use change and to come up with mitigation strategies in low productivity populated areas of the Amazon. Conservation practices, such as the use of production systems, have appeared as alternatives able to point out sustainability indicators in line with the region\'s public policies. Conservation Units (UC) are designed to protect the ecosystems integrity, biodiversity and each landscape\'s ecosystem services, as well as to slow down deforestation. In this context, this study\'s aim was to assess landscape patterns in the Tapajós National Forest and its surroundings that would be able to identify the dynamics of land use and land cover, periods of high and low intensity of change, landscape heterogeneity and functional connectivity. Four methodologies were used: quantitative analyses of change by identifying losses and gains; annual intensity of change; fragmentation through landscape metrics; functional connectivity between the UC headquarters and the forest around it. Our study area was divided into three sub-areas: the Tapajós National Forest (FNT), the Buffer Zone (ZA) and the Area of Influence (AI). Also, we used Landsat satellite images from the years 1986, 1997, 2005 and 2009. We assessed the change dynamics in detailed transition matrix (losses, gains, net change, change permutation, annual intensity of change). In the computer system Fragstats, we calculated the landscape metric indexes. In the GIS, we generated the lowest cost distance used in the Conefor system. In the Conefor system, we generated the functional connectivity indexes. Based on the four maps of land use and land cover we obtained for the years we decided to assess, we found through the traditional method of pattern analysis, that areas with Native Forest (FN) within the Tapajós National Forest almost did not change (3.1 %), indicating a maintenance of functional connectivity within the UC. However, in the Buffer Zone (ZA) and Area of Influence (AI), losses amounted to 41.3% of the Native Forest (FN). By applying methodologies with greater sensibility analysis, we found that the northern part of the study area had less possibilities of connectivity with the Tapajós National Forest. To conclude, the reduction of forest patches began in the northern part of the study area, also evidenced by the intensification of functional connectivity loss paths in areas close to Belterra, where are located grain crops. The National Forest presents greater connectivity with the southern part, in other words, there are more possibilities of functional connectivity with the Rurópolis municipality.

O significativo investimento em desenvolvimento tecnológico associado aos fatores ambientais, como disponibilidade de recursos naturais, clima e solo elevaram o Brasil ao patamar de maior produtor mundial de cana-de-açúcar, matéria-prima do açúcar e do etanol. Atualmente, o país exporta açúcar para mais de 100 países. Em relação ao etanol, esse vem se destacando no cenário mundial devido à viabilidade econômica e à necessidade de se utilizar energia renovável, em substituição aos combustíveis fósseis, com o intuito de mitigar o efeito estufa. Sendo assim, as perspectivas mundiais para a produção e, principalmente, consumo do etanol são favoráveis. Para o Brasil, devido à alta demanda mundial por açúcar e biocombustíveis, o zoneamento agroecológico da cana-de-açúcar, que apresenta uma seleção de terras potenciais para a expansão do seu cultivo visando uma produção sustentável, é uma necessidade imperiosa. Entretanto, os processos de mudança de uso e cobertura do solo são complexos e podem causar impactos, tais como: desertificação, perda da biodiversidade, poluição de ar, degradação dos componentes ambientais água e solo. Esse trabalho acadêmico visou estimar o escorrimento superficial e a produção de sedimentos em área consolidada e em área que encontra-se em expansão do cultivo da cana-de-açúcar para a produção de açúcar e etanol. Para isso, com base no Zoneamento Agroecológico da Cana-de-açúcar (ZAE Cana) que indica as áreas aptas ao cultivo da cana-de-açúcar, foram selecionadas duas áreas de estudo que possuem alta aptidão para a expansão da cana-de-açúcar. São elas: a Microbacia hidrográfica do ribeirão das Guabirobas (MBH-G) localizada no município de São Carlos - SP, região onde a cultura da cana-de-açúcar é consolidada e; a Microbacia hidrográfica córrego da Onça (MBH-O), localizada na região oeste do Estado de São Paulo, nos municípios de Ilha Solteira e Itapura, região onde a cultura da cana-de-açúcar encontra-se em expansão. O modelo de simulação espacial usado no trabalho é o Conversion of Land Use and its Effects at small region extent (CLUE-S), desenvolvido pela Universidade de Wageningen (Holanda). A aplicação satisfatória do CLUE-S permitiu o desenvolvimento de cenários futuros de uso e cobertura do solo com o intuito de simular a expansão da cultura da cana-de-açúcar em paisagens com diferentes características. A posteriori, foi estimada o escorrimento superficial e a produção de sedimentos desses cenários com o auxílio do modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT). O SWAT foi sensível aos cenários, possibilitando a geração de resultados consistentes, qualitativa e quantitativamente para cada um deles, o que permitiu verificar as suas particularidades. Vale ressaltar que a avaliação ex-ante dos impactos ambientais na área de expansão da cultura da cana-de-açúcar em diferentes cenários pode direcionar ações de políticas públicas e de planejamento sócio-econômico-ambiental, dentre outros. / The significant investments in technological development associated to environmental factors, such as the availability of natural resources, for instance, climate and soil, have led Brazil to become the world\'s largest producer of sugarcane, the raw material used in the manufacture of ethanol and sugar. Currently, the country exports sugar to more than 100 countries. Ethanol has become globally eminent due to its economic feasibility and the need of clean and renewable energy rather than of fossil fuels in order to mitigate the greenhouse effect. Therefore, the global perspectives on the production and especially the consumption of ethanol are favorable. Due to the high global demand for sugar and biofuels, the agro-ecological zoning of sugarcane, which features a selection of potential areas for cultivation expansion aiming at sustainable production, is a fundamental necessity for Brazil. However, the changes inland use and land cover are complex processes and can cause impacts such as desertification, biodiversity loss, air pollution, and degradation of environmental components such as water and soil. This research aims to estimate the sediment yield and runoff in areas where the culture of sugarcane is consolidated and in areas of sugarcane expansion for the production of sugar and ethanol. Accordingly, based on the Agro-Ecological Zoning for Sugarcane (ZAE Cana), which indicates suitable areas for sugarcane cultivation, two study areas that have high potential for the expansion of sugarcane were selected, namely the microbacia hidrográfica do ribeirão das Guabirobas/MBH-G (Ribeirão das Guabirobas micro-drainage basin), located in the city of São Carlos - SP, a region where the culture of sugarcane is consolidated, and the microbacia hidrográfica córrego da Onça/MBH-O (córrego da Onça micro-drainage basin), located in the western region of the state of São Paulo, in the cities of Ilha Solteira and Itapura, an area of sugarcane expansion, i.e. a sugarcane expansion region. The spatial simulation model used in this research is the Conversion of Land Use and its Effects at small region extent (CLUE-S), developed by the University of Wageningen, Netherlands. Making use of this methodology, future land use and land cover scenarios were created in order to simulate the expansion of sugarcane cultivation in areas with different characteristics. Subsequently, the sediment yield and superficial runoff in these scenarios were estimated with the help of the SWAT model (Soil and Water Assessment Tool).This model was sensitive to both scenarios allowing the generation of consistent qualitative and quantitative results for each scenario enabling the identification of their particularities. It is noteworthy that the ex-ante evaluation of environmental impacts on areas of sugarcane expansion in different scenarios can guide public policy actions and socio-economic and environmental planning among others.

Tropical forests are under continual threat due to deforestation and forest fragmentation processes which are driven by the economic activities growth, mainly agriculture. Replacing forest with other land uses can cause severe impacts on river water quality, altering its physical, chemical and biological characteristics. The Atlantic Forest, in particular, had its original vegetation cover reduced to about 11%, wherein the crop lands expansion and urban sprawl still threatening this important ecosystem and the ecosystem services that it provides. In this sense, the main objective of this study was to investigate the relation between forest cover and water quality of tropical agricultural watersheds. For that, six experimental watersheds with different percentage of forest cover were selected in the Sarapuí River watershed, State of São Paulo, Brazil. Water samples were collected during a hydrologic year to obtain water quality parameters that represent impacts induced by anthropic activities. According to the percentage of forest cover, the watersheds were denominated as \"forested\", when they presented more than 55% of forest cover, and \"degraded\", with less than 35%. Multivariate statistical models were applied to identify differences between these two groups. In a second moment, the relation of land use/land cover within the watershed and within its respective riparian zone, represented in this study by the Permanent Preservation Areas (PPA), with water quality was compared through mixed models and redundancy analysis to identify the main factors that influenced water quality variability. Lastly, a watershed simulation modeling was applied to verify the impact of riparian forest restoration on water quality of the Sarapuí River watershed, wherein each experimental watershed was represented by a sub-watershed in the model. The results showed that the degraded watersheds presented higher values of solids, turbidity, nutrients and coliforms, besides presenting greater temporal data variability compared to forested watersheds. This variation is associated with the stream flow changes during the year. In general, forest cover was related to good water quality, while agriculture and urban areas were responsible for the water quality degradation. Pasture presented mixed impacts, but it was not generally correlated with poor water quality. The water quality parameters responded differently to the influence of land-use/land-cover patterns in the watershed and riparian zone, but the overall water quality is better explained by the landscape composition within the watershed. Nevertheless, the watershed simulation indicated that PPA restoration reduces the sediment and nutrients loading into the river. Thus, it is possible to conclude that tropical forest plays a fundamental role in the water resources conservation, reducing impacts of human activities in watersheds and the watershed management with forest restoration strategies for the entire watershed is critical for the maintenance of water quality to water supply, despite the importance of the riparian zone. / As florestas tropicais estão sob constante ameaça devido ao processo de desmatamento e fragmentação florestal impulsionado pelo crescimento das atividades econômicas, em especial, a agricultura. A substituição de áreas florestadas por outros usos do solo pode causar impactos severos na qualidade da água de rios, alterando suas características físicas, químicas e biológicas. A Mata Atlântica, em especial, teve sua cobertura original reduzida a cerca de 11%, sendo que a expansão de terras cultiváveis e urbanização ainda ameaçam esse importante ecossistema e os serviços ecossistêmicos prestados por ele. Nesse sentido, este estudo propôs investigar a relação da cobertura florestal com a qualidade da água de microbacias agrícolas tropicais. Para tanto, foram selecionadas seis microbacias experimentais com diferentes porcentagens de cobertura florestal na bacia do rio Sarapuí, Estado de São Paulo, Brasil, onde foram feitas coletas de amostras de água por um ano hidrológico para a obtenção de parâmetros que representassem alterações na água induzidas por atividades antrópicas. Inicialmente as microbacias foram classificadas em \"florestadas\" e \"degradadas\", e modelos estatísticos multivariados foram aplicados para identificar diferenças entre os grupos. Em um segundo momento comparou-se a relação do uso e cobertura do solo na microbacia e na Área de Preservação Permanente (APP) com a qualidade da água utilizando-se modelos mistos e análise de redundância para identificar os principais fatores que influenciam a variabilidade da qualidade da água. Por último foi gerado um modelo hidrológico para simular o impacto da restauração da floresta ripária na qualidade da água da bacia do rio Sarapuí onde cada microbacia experimental desse estudo foi representada por uma sub-bacia do modelo. Os resultados mostram que as microbacias degradadas apresentam valores maiores de sólidos, turbidez, nutrientes e coliformes. Além disso, apresentam maior variabilidade temporal dos dados em relação às microbacias florestadas associada às alterações da vazão do rio. Em geral, a cobertura florestal foi relacionada à boa qualidade da água, enquanto que agricultura e ocupação urbana foram os usos do solo responsáveis pela degradação da qualidade da água. O uso pastagem apresentou impactos mistos, porém no geral não foi correlacionado à qualidade da água ruim. Os parâmetros de qualidade da água responderam de forma diferente quanto à influência dos padrões de uso e cobertura do solo na microbacia e na APP, porém, considerando-se todos parâmetros em conjunto, a qualidade da água é melhor explicada pela composição da paisagem da microbacia. Ainda assim, a simulação do modelo indicou que a restauração das APPs reduz a carga de sedimentos e nutrientes para o rio. Com isso, conclui-se que a floresta tropical tem papel fundamental na conservação dos recursos hídricos, reduzindo impactos das atividades humanas exercidas nas microbacias e que, apesar da importância das APPs na redução de poluentes para o rio, o manejo de bacias com estratégias de restauração florestal para toda a microbacia é extremamente importante para a manutenção da qualidade da água para abastecimento.

[pt] A região do Médio São Francisco, no interior da Bahia, no trecho do rio entre os municípios de Bom Jesus da Lapa e Serra do Ramalho é uma região onde diferentes tipos de ocupação têm sido alocados, sendo, portanto, um recorte espacial com grande potencial para compreender como as diferentes relações entre a sociedade e a natureza podem impactar na diferenciação das paisagens, sobretudo na distribuição da cobertura vegetal. A forte presença de comunidade quilombolas vazanteira, assim como o assentamento da população atingida pela construção da barragem de Sobradinho no Projeto Especial de Colonização de Serra do Ramalho na década de 70 tornaram a região do médio São Francisco uma área de ação de diferentes práticas etnoambientais. Dessa forma, o presente estudo tem o objetivo de, a partir da utilização de geotecnologias, produzir uma análise do recorte espacial sob a ótica das mudanças de uso e cobertura do solo, de modo a comparar a trajetória a evolutiva das paisagens das comunidades quilombolas e o assentamento da população reassentada. As métricas das paisagens apontaram uma forte diferenciação do comportamento das distribuição da cobertura vegetal, variando momentos de tendencia de perdas e ganhos de área vegetal e na presença dos tipos de fitofisionomia, sobretudo uma grande distinção entre a intensidade dos processos nos territórios das comunidades tradicionais e assentamento de Serra do Ramalho, em relação ao seus arredores. / [en] The region of the Middle São Francisco, in the interior of Bahia, in the stretch of river between the municipalities of Bom Jesus da Lapa and Serra do Ramalho is a region where different types of occupation have been allocated, being, therefore, a spatial cut with great potential to understand how the different relationships between society and nature can impact the differentiation of landscapes, especially the distribution of vegetation cover. The strong presence of the vazanteiras quilombola community, as well as the settlement of the population affected by the construction of the Sobradinho dam in the Serra do Ramalho Special Colonization Project in the 70s, made the middle São Francisco region an area of action for different ethno-environmental practices. Thus, this study aims to, from the use of geotechnologies, produce an analysis of the spatial cut from the perspective of changes in land use and land cover, in order to compare the evolutionary trajectory of the landscapes of quilombola and the settlement of the resettled population. The change detection analysis was developed using images from the Landsat collection, using geotechnology tools to produce data on the distribution of vegetation cover in different spatial contexts and monitoring of temporal series. The landscape metrics showed a strong differentiation in the behavior of the distribution of vegetation cover, varying moments of trend of losses and gains of vegetation area and in the presence of types of phytophysiomy, especially a great distinction between the intensity of processes in the territories of traditional and settlement of Serra do Ramalho, in relation to its surroundings.

[pt] Este trabalho propõe a comparação entre os dados do TerraClass 2004 e o Censo Agropecuário 2006 para analisar o uso de um na ausência do outro, para compreender o uso e cobertura do solo pela agropecuária na área de estudo. Através dos dados de uso e cobertura do solo do TerraClass 2004 e do Censo Agropecuário 2006, foi feita uma análise das áreas de cada classe que se enquadram como atividade agropecuária e uma comparação dessas áreas nas duas classificações. A análise utilizou o Sistema de Informação Geográfica (SIG) com imagens de satélite Landsat/TM 5 para auxiliar na análise visual qualitativa das classes e obter respostas sobre o uso e ocupação do solo no município de Lábrea. Foram escolhidos 16 setores censitários sobre os quais se tinha dados de classes referentes a agropecuária, analisando e percebendo uma variação percentual considerável em relação as duas classificações. A metodologia de comparação serviu para verificar que os métodos de aquisição dos dados do TerraClass 2004 e do Censo Agropecuário 2006 apresentam diferenças consideráveis nos resultados. Foram encontradas na classificação do TerraClass, através da análise qualitativa utilizando a imagem de satélite, dúvidas quanto a algumas classes sem vegetação, mas que não foram classificadas como atividade agropecuária, como desflorestamento, e essas consideradas duvidosas. Por fim, o presente trabalho conclui que não é adequado utilizar os dados do TerraClass na ausência do Censo Agropecuário, ou vice-versa, tendo em vista a disparidade encontrada em alguns dos setores censitários analisados. Sugere-se para trabalhos futuros um estudo específico para saber as causas das áreas desmatadas das classes consideradas duvidosas. / [en] This work proposes comparing data provided by 2004 s TerraClass and 2006 s Agribusiness Census, analyzing the validity of using one absent the other to comprehend the land cover in relation to said business within the studied area. The areas of the classes related to agribusiness were compared through the land cover reported in each classification. This analysis took place in a GIS environment with the use of Landsat/TM 5 to aid in the visual qualitative comparison of the data. The region of interest was the municipality of the Labrea district in the southern region of the Amazonas state. Sixteen census sector that showed agribusiness information were chose for the comparison of the percentages of area attributed to that business type. The variation of such areas was noteworthy and it was deemed that one should not use the two sources compared interchangeably as the information does not match. Moreover, some classes of the TerraClass classification stood out and regarded as uncertain – such as generic deflorestation and not forest – as, knowing the regions historical occupation and recent expansion of agribusiness, one would suspect that those are indeed related to the agents studied in this work.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O atual nível das mudanças uso do solo causa impactos nas mudanças ambientais globais. Os processos de mudanças do uso e cobertura do solo são processos complexos e não acontecem ao acaso sobre uma região. Geralmente estas mudanças são determinadas localmente, regionalmente ou globalmente por fatores geográficos, ambientais, sociais, econômicos e políticos interagindo em diversas escalas temporais e espaciais. Parte desta complexidade é capturada por modelos de simulação de mudanças do uso e cobertura do solo. Uma etapa do processo de simulação do modelo CLUE-S é a quantificação da influência local dos impulsores de mudança sobre a probabilidade de ocorrência de uma classe de uso do solo. Esta influência local é obtida ajustando um modelo de regressão logística. Um modelo de regressão espacial é proposto como alternativa para selecionar os impulsores de mudanças. Este modelo incorpora a informação da vizinhança espacial existente nos dados que não é considerada na regressão logística. Baseado em um cenário de tendência linear para a demanda agregada do uso do solo, simulações da mudança do uso do solo para a microbacia do Coxim, Mato Grosso do Sul, foram geradas, comparadas e analisadas usando o modelo CLUE-S sob os enfoques da regressão logística e espacial para o período de 2001 a 2011. Ambos os enfoques apresentaram simulações com muito boa concordância, medidas de acurácia global e Kappa altos, com o uso do solo para o ano de referência de 2004. A diferença entre os enfoques foi observada na distribuição espacial da simulação do uso do solo para o ano 2011, sendo o enfoque da regressão espacial que teve a simulação com menor discrepância com a demanda do uso do solo para esse ano. / Present state of land use changes impacts global environmental changes. Land use and cover changes are complex processes and do not occur at random pattern in an area. In general, they are determined locally, regionally and globally by geographic, environmental, social, economic and political factors interacting at diverse temporal and spatial scales. Part of this complexity can be modeled by land use and cover change simulation models. An important step of simulation process in CLUE-S model is local influence of driving forces over the occurrence of a land use type. This influence is obtained by logistic regression model. A spatial lag regression model is proposed to select driving forces. This model incorporates spatial neighborhood information which is ignored by logistic regression. Based on a lineal trend scenario of land use demand, simulations of land use changes for Coxim microbasin, Mato Grosso do Sul, were generated, analyzed and compared using CLUE-S model under logistic and spatial regression approaches. The period of simulations was 2001-2011. Both approaches revealed elevated concordance, high global accuracy and Kappa index, to land use for 2004 reference year. Differences were observed for spatial distribution for land use simulations for 2011. Spatial lag regression simulation for 2011 reached less discrepancy to land use demand for that year.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O atual nível das mudanças uso do solo causa impactos nas mudanças ambientais globais. Os processos de mudanças do uso e cobertura do solo são processos complexos e não acontecem ao acaso sobre uma região. Geralmente estas mudanças são determinadas localmente, regionalmente ou globalmente por fatores geográficos, ambientais, sociais, econômicos e políticos interagindo em diversas escalas temporais e espaciais. Parte desta complexidade é capturada por modelos de simulação de mudanças do uso e cobertura do solo. Uma etapa do processo de simulação do modelo CLUE-S é a quantificação da influência local dos impulsores de mudança sobre a probabilidade de ocorrência de uma classe de uso do solo. Esta influência local é obtida ajustando um modelo de regressão logística. Um modelo de regressão espacial é proposto como alternativa para selecionar os impulsores de mudanças. Este modelo incorpora a informação da vizinhança espacial existente nos dados que não é considerada na regressão logística. Baseado em um cenário de tendência linear para a demanda agregada do uso do solo, simulações da mudança do uso do solo para a microbacia do Coxim, Mato Grosso do Sul, foram geradas, comparadas e analisadas usando o modelo CLUE-S sob os enfoques da regressão logística e espacial para o período de 2001 a 2011. Ambos os enfoques apresentaram simulações com muito boa concordância, medidas de acurácia global e Kappa altos, com o uso do solo para o ano de referência de 2004. A diferença entre os enfoques foi observada na distribuição espacial da simulação do uso do solo para o ano 2011, sendo o enfoque da regressão espacial que teve a simulação com menor discrepância com a demanda do uso do solo para esse ano. / Present state of land use changes impacts global environmental changes. Land use and cover changes are complex processes and do not occur at random pattern in an area. In general, they are determined locally, regionally and globally by geographic, environmental, social, economic and political factors interacting at diverse temporal and spatial scales. Part of this complexity can be modeled by land use and cover change simulation models. An important step of simulation process in CLUE-S model is local influence of driving forces over the occurrence of a land use type. This influence is obtained by logistic regression model. A spatial lag regression model is proposed to select driving forces. This model incorporates spatial neighborhood information which is ignored by logistic regression. Based on a lineal trend scenario of land use demand, simulations of land use changes for Coxim microbasin, Mato Grosso do Sul, were generated, analyzed and compared using CLUE-S model under logistic and spatial regression approaches. The period of simulations was 2001-2011. Both approaches revealed elevated concordance, high global accuracy and Kappa index, to land use for 2004 reference year. Differences were observed for spatial distribution for land use simulations for 2011. Spatial lag regression simulation for 2011 reached less discrepancy to land use demand for that year.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:23:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Ricardo Dobrovolski.pdf: 1981880 bytes, checksum: 8c60352c3d999171ab957f065b32a9db (MD5) Previous issue date: 2012-04-10 / Agriculture is the human activity with the greatest impact on the environment. Specifically, it represents the greatest threat to biodiversity. In the future, this activity should expand due to population growth, increased consumption and production of biofuels from food. To understand the possible impacts of this expansion on biodiversity, we used scenarios of land use change between 1970 and 2100 from IMAGE (Integrated Model to Access Global Environment) to test the following hypotheses: (i) areas considered as global priorities for conservation by international NGOs will be preferentially impacted by agricultural expansion in the XXI century, (ii) there is a conflict between the priority areas for carnivores conservation and agricultural expansion, and this conflict can be reduced by incorporating information on agricultural expansion in the prioritization process, (iii) the integration among countries for conservation planning may benefit both biodiversity and agricultural productivity, (iv) Brazilian protected areas will be impacted by agricultural expansion in the future and this impact will differ between protected areas of integral protection and those of sustainable use. We found that: (i) the impact on priority areas for conservation depends on the criteria by which they were set, so that areas defined by its high vulnerability are currently most affected than those of low vulnerability. Throughout the XXI century this impact is expected to increase, although the difference between the two types of priorities remains, except for High Biodiversity Wilderness Areas, defined by their low vulnerability in current time, but for which most pessimistic scenarios forecast an impact similar to priority areas of high vulnerability, (ii) there is a high spatial congruence between areas with high agricultural use in the future and priority areas for conservation of carnivores. This conflict can be reduced if the prioritization process include information on agricultural expansion; this incorporation, however, causes a profound change in the distribution of priority areas and reduces the number of protected carnivore populations, (iii) the integration of countries to create a set of priority areas for conservation that represents 17% of the land surface can protect 19% more mammal populations without reducing food production, compared to a strategy in which each country seeks to protect its territory independently, and (iv) the impact of agriculture in Brazil is expected to increase until the end of the century, threatening even the protected areas and their surroundings. This impact, however, should not be different between areas of sustainable use and those of integral protection. We conclude that agricultural expansion should remain a major threat to biodiversity in the future, even in areas of special interest for conservation. Conservation actions should be planned taking into account this threat in order to reduce their potential impacts. For this, countries like Brazil should strengthen its surveillance on agricultural expansion and on how this activity is developed. Furthermore, the integration of international conservation efforts should be pursued, given its benefits for biodiversity and food production. Finally, humanity must choose methods of agricultural production that reduce its impacts, including avoiding its future expansion, so as to meet the increasing needs of a human population globally. / A agricultura é a atividade humana com maior impacto sobre o ambiente. Particularmente, ela representa a maior ameaça à biodiversidade. No futuro, essa atividade deve expandir-se com o aumento populacional humano, o aumento do consumo e a produção de biocombustíveis a partir dos alimentos. Para entender os possíveis impactos dessa expansão sobre a biodiversidade, nós utilizamos cenários de mudança de uso do solo entre 2000 e 2100 do IMAGE (Integrated Model to Access Global Environment) para testar as seguintes hipóteses: (i) as áreas consideradas como prioridades globais de conservação pelas ONGs internacionais serão preferencialmente impactadas pela expansão agrícola no século XXI; (ii) há um conflito entre áreas prioritárias para a conservação de carnívoros e a expansão agrícola e esse conflito pode ser reduzido com a incorporação da informação sobre expansão agrícola no processo de priorização; (iii) a integração entre os países para o planejamento da conservação pode ser favorável à proteção da biodiversidade e à produção agrícola; (iv) no Brasil, as áreas protegidas serão impactadas pela expansão agrícola no futuro e esse impacto será diferente entre áreas de proteção integral e áreas de uso sustentável. Nós encontramos os seguintes resultados: (i) o impacto sobre as áreas prioritárias para a conservação depende dos critérios pelos quais elas foram definidas, assim, as áreas definidas por sua alta vulnerabilidade estão atualmente mais impactadas do que áreas de baixa vulnerabilidade. Ao longo do século XXI, o impacto geral da agricultura deve aumentar, mas a diferença entre os dois tipos de prioridades se mantém, exceto para as High Biodiversity Wilderness Areas, definidas por sua baixa vulnerabilidade, mas que nos cenários mais pessimistas podem ter um impacto agrícola semelhante ao das áreas de alta vulnerabilidade; (ii) há uma alta congruência espacial entre áreas com elevado uso agrícola no futuro e áreas prioritárias para a conservação de carnívoros; esse conflito pode ser reduzido se o processo de priorização incluir as informações sobre a expansão agrícola; a incorporação dessa informação, entretanto, provoca uma profunda alteração na distribuição das áreas prioritárias e reduz o número de populações de carnívoros protegidas; (iii) a integração entre os países para a criação de um conjunto de áreas prioritárias para conservação que represente 17% da superfície terrestre pode proteger 19% mais populações de mamíferos sem reduzir a produção de alimentos, se comparada a uma estratégia em que cada país busque proteger seu território independentemente; (iv) o impacto da agricultura no Brasil deve aumentar até o fim do século XXI, ameaçando inclusive as áreas protegidas e o seu entorno. Esse impacto, porém, não deve ser diferente entre as áreas de uso sustentável e aquelas de proteção integral. Assim, a expansão agrícola deve continuar a ser uma importante ameaça à biodiversidade no futuro, atingindo inclusive áreas de especial interesse para a conservação. As ações de conservação devem ser planejadas levando em consideração essa ameaça, a fim de reduzir seus impactos potenciais. Para isso, países como o Brasil devem reforçar sua vigilância sobre a expansão agrícola e a maneira como essa atividade é desenvolvida. Além disso, a integração internacional dos esforços de conservação deve ser buscada, dados seus benefícios para a biodiversidade e para a produção de alimentos. E por fim, a humanidade deve optar por formas de produção agrícola que reduzam seus impactos, inclusive evitando sua expansão futura, mas que possam satisfazer as necessidades da população humana globalmente.