L’Afrique de l’Ouest est particulièrement exposée aux changements climatiques et anthropiques qui exercent une pression croissante sur les ressources hydriques et végétales, dont la bonne gestion constitue un enjeu scientifique majeur. Plus particulièrement, il devient indispensable de mieux comprendre les échanges d’énergie et de matière au sein du continuum surface-atmosphère qui régissent une bonne partie du cycle hydrologique et du développement de la végétation. À cet égard, l’évapotranspiration constitue une variable clé à l’interface surface-atmosphère car elle recycle la plus grande partie des précipitations vers l’atmosphère et assure le couplage des cycles de l’eau et de l’énergie. En Afrique de l'Ouest, les connaissances actuelles sur ce processus restent limitées car elles reposent principalement sur des mesures de terrain représentatives de petites échelles spatiales, ou sur des modèles de surface complexes, dont l’importance des jeux de données qu’ils requièrent limite leur application. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à améliorer notre connaissance de la variabilité spatiotemporelle de l'évapotranspiration, en analysant le potentiel de la télédétection pour son estimation en Afrique de l'Ouest. L'approche proposée repose sur une comparaison des produits d'évapotranspiration par télédétection disponibles et la proposition d’une nouvelle méthode permettant la génération de nouveaux produits. L’étude a été menée sur trois sites de méso-échelle (~ 104 km2) fournissant un échantillon des conditions éco-climatiques rencontrées en Afrique de l’Ouest, avec du Nord au Sud : le Nord-Sahel (au centre-est Mali), le Sud-Sahel (au sud-ouest Niger) et la zone soudanienne (au nord Bénin). Une méthode d’estimation de l’évapotranspiration journalière par télédétection et de son incertitude épistémique, nommée EVASPA S-SEBI Sahel (E3S), a été élaborée. E3S a été appliqué sur les trois sites d’étude à partir de données issues des capteurs MODIS à bord des satellites TERRA et AQUA. Les estimations journalières d’évapotranspiration ont été évaluées par rapport aux observations pluriannuelles acquises par l’Observatoire AMMA-CATCH. Cette étude souligne le potentiel d’E3S pour l’estimation de l’évapotranspiration journalière en Afrique de l’Ouest. Toutefois, ces estimations restent soumises aux aléas de la mesure satellite (qualité des images, couvert nuageux, angle de visée trop grand) et sont donc ponctuées de lacunes. Ces travaux de thèse proposent également de nouvelles méthodes de reconstruction de séries d’évapotranspiration journalières via la combinaison d’estimations multi-résolution et multi-source. Cette étude montre la pertinence de ces approches de reconstruction par rapport aux méthodes d’interpolation standards utilisées dans la littérature. Les approches proposées permettent notamment de mieux retranscrire la réponse des surfaces terrestres aux séquences d’assèchement du sol entre deux épisodes pluvieux. Les nouveaux produits générés ont été introduit dans l’exercice d’inter-comparaison incluant huit autres produits disponibles en Afrique de l’Ouest à diverses résolutions spatio-temporelles. Ces produits ont été évalués à différentes échelles spatiales et temporelles par rapport aux mesures locales et aux simulations spatialisées de vingt modèles de surface générées dans le cadre de l’expérience ALMIP2. Cette étude met en évidence la forte variabilité inter-produit, en particulier au Sahel. Elle souligne par ailleurs l’importance de la prise en compte d’une information liée au stress hydrique dans la génération des produits d’évapotranspiration. La résolution kilométrique des produits E3S leur fournit un avantage indéniable concernant la description de la variabilité spatiale des flux d’évapotranspiration par rapport à d’autres produits à faible résolution. Les produits nouvellement générés présentent un potentiel évident pour de futures études à caractère éco-hydrologique et hydrogéologique au Sahel. / West Africa is particularly vulnerable to climate and human-induced changes, exerting increasing pressure on water and plant resources. Sound management of the latter requires substantial scientific progress. In particular, it is essential to better understand energy and matter exchanges through the surface-atmosphere continuum, which are a major driver of the hydrological cycle and of vegetation development. In this respect, evapotranspiration is a key variable, as most of precipitation returns to the atmosphere by evapotranspiration and as it couples the water and energy cycles. In West Africa, current knowledge of this process is still limited because it is mainly based on field measurements that are representative of small spatial scales, or on land surface models that would require considerably more data than available in this region. In this context, this thesis work aims at improving our knowledge of the spatiotemporal variability of evapotranspiration, by analyzing the potential of remote sensing to estimate evapotranspiration in West Africa. The proposed approach is based on an inter-comparison of available remote sensing evapotranspiration products and on the proposal of a new method to generate new estimation products. The study was carried out over three mesoscale sites (~ 104 km2) providing a sample of the eco-climatic conditions encountered in West Africa, namely from North to South: the North-Sahel (in East-Central Mali), the South-Sahel (in South-West Niger) and the Sudanian zone (in North Benin). An improved remote sensing method for estimating daily evapotranspiration and its epistemic uncertainty named EVASPA S-SEBI Sahel (E3S) was developed. E3S was applied to the three study sites using data from the MODIS sensors onboard TERRA and AQUA satellites. Daily evapotranspiration estimates were evaluated against pluriannual observations acquired by the AMMA-CATCH Observatory. This study highlights the potential of E3S for estimating daily evapotranspiration in West Africa. However, these estimates are still subject to hazards of satellite measurements (image quality, cloud cover, large satellite view angle) and are therefore discontinuous. This thesis work also proposes new methods for reconstructing continuous daily evapotranspiration series by the combination of multi-resolution and multi-source estimations. The study shows the capabilities of these reconstruction approaches compared to the standard interpolation methods usually found in the literature. In particular, the proposed approaches allow better depicting the response of terrestrial surfaces to soil drying sequences between rainfall events. The newly generated evapotranspiration products were included in the product inter-comparison together with eight other products available in West Africa at various spatial and temporal resolutions. These products were evaluated at different spatial and temporal scales against local measurements and spatially distributed simulations by twenty land surface models from the ALMIP2 experiment. This study highlights the high inter-product variability especially in the Sahel. It also emphasizes the importance of taking into account information related to water stress in the generation of evapotranspiration products. The kilometric resolution of E3S products gives them a clear advantage in terms of description of the spatial variability of evapotranspiration flux compared to other coarse resolution products. The newly generated products show clear potential for future eco-hydrological and hydrogeological studies in the Sahel.

A presente dissertação tem como objetivo elaborar modelos em diferentes escalas para previsão, espacialização e análise das áreas inundáveis na bacia hidrográfica do rio Caí, RS. Este trabalho está estruturado em três módulos, de acordo com o grau de detalhamento dos modelos. O Módulo I está relacionado aos modelos de escala média (1:100.000) para o mapeamento e a análise das inundações na bacia hidrográfica do rio Caí. O Módulo II compreende um modelo aplicado à previsão, à espacialização e à análise das inundações na área urbana de São Sebastião do Caí, em escala grande (1:10.000). O Módulo III é semelhante ao segundo, no entanto, em escala maior (1:5.000), na área urbana e entornos de Montenegro. No Módulo I foram utilizados dados de três estações fluviométricas para analisar as características hidrológicas da bacia (tempo de retorno das cheias, distribuição sazonal dos eventos, etc.), e dados SRTM e da DSG para modelar a superfície do terreno e espacializar as áreas inundáveis. No Módulo II foram utilizados dados de duas estações fluviométricas para elaborar um modelo matemático de previsão das inundações. Para a espacialização e a análise das áreas inundáveis, utilizaram-se dados altimétricos de razoável precisão (nivelamento municipal) e uma imagem de satélite de alta resolução espacial. O modelo matemático de previsão de inundações do Módulo III é semelhante ao do Módulo II, alterando apenas as estações utilizadas. A modelagem da superfície foi realizada com curvas de nível com equidistância de 1m e pontos cotados, compatíveis com escala de 1:2.000. O modelo aplicado à espacialização das inundações em Montenegro considerou o desnível existente na lâmina d’água durante os eventos, diferentemente do Módulo II, o que aumentou a precisão e a qualidade da modelagem. Verificou-se que mais de 75% dos eventos de grande magnitude ocorreram entre os meses de junho e outubro. De modo geral, os dados SRTM e da DSG superestimaram as áreas atingidas, mas representaram satisfatoriamente os locais de maior avanço das águas. Os modelos matemáticos de previsão de inundações, em São Sebastião do Caí e Montenegro, apresentaram, em geral, precisão submétrica para a estimativa de cotas, obtendo resíduo médio de 0,68m e 0,25m, respectivamente. Quanto aos modelos de espacialização das inundações dos Módulos II e III, os erros planimétricos verificados foram de 19m (São Sebastião do Caí) e 9m (Montenegro). O erro altimétrico médio (diferença entre as lâminas d’água medida e modelada), nos pontos avaliados, foi de apenas 0,30m em São Sebastião do Caí e de 0,15m em Montenegro. / This dissertation aims to develop models at different scales for prediction, spatialization and analysis of the floods in the Caí River Basin, RS. This work is structured in three modules, according to the level of detail of the models. The Module I is related to models of medium scale (1:100,000) for mapping and analysis of floods in the Caí River Basin. The Module II includes a model applied to prediction, to spatialization and to analysis of floods in the urban area of São Sebastião do Caí, in large scale (1:10,000). The Module III is similar to the second, however, on a larger scale (1:5,000), in the urban area and surroundings of Montenegro. In Module I we used data from three gauging stations to analyze the hydrological characteristics of the basin (recurrence interval of floods; seasonal distribution of events), and the SRTM and DSG data’s to model the terrain surface and spatialize flooded areas. In Module II used data from two gauging stations to develop a mathematical model for flood prediction. For the spatialization and the analysis of the wetlands were used altimetry data of reasonable accuracy (town topography leveling) and a satellite image of high spatial resolution. The mathematical model for flood prediction of the Module III is similar to Module II, changing only the gauged stations used. The modeling of the surface was performed with contour lines in intervals of 1 meters and measured points, consistent with scale of 1:2,000. The model applied to the spatialization of flooding in Montenegro found the gap in water depth during the events, unlike the Module II, which increased the accuracy and quality of modeling. It was found that over 75% of events of great magnitude occurred between June and October. In general, the SRTM and DSG data’s overestimated the affected areas, but accounted satisfactorily the locals of the biggest advance for water. The mathematical models for flood prediction in São Sebastião do Caí and Montenegro, were, in general, sub-meter accuracy for the estimation of quotas, obtaining average residual of 0.68 m and 0.25 m, respectively. As for the models of flood spatialization of Modules II and III, the errors planimetric were 19m (São Sebastião do Caí) and 9m (Montenegro). The average altimetric error (difference between the water depths measured and modeled), in the measured points, was only 0.30 m in São Sebastião do Caí and 0.15 m in Montenegro.

Esta tese investiga se eventos anômalos de precipitação pluviométrica (PP) na Planície Costeira do Rio Grande do Sul (PCRGS) estão relacionados a modos de variabilidade climática e como essa relação pode afetar o ambiente costeiro. A PP e suas anomalias foram estatisticamente correlacionadas aos modos de variabilidade climática, o Modo Anular do Hemisfério Sul (SAM) e El Niño - Oscilação Sul (ENOS). O índice do ENOS utilizado foi o Multivariate ENSO Index (MEI) e do SAM foi o de Nan e Li (2003). Para o cálculo das anomalias de PP foram utilizados dados do satélite Tropical Rainfall Measurement Mission, entre 1998 e 2013. As correlações foram calculadas por meio de matrizes de classificação, e suas significâncias pelo teste-t de Student. A área de estudo foi dividida em costas sul (33°44’39” – 32°09’36”S), central (32°09’36” – 30°10’12”S) e norte (30°10’12” – 29°19’34”S) e para cada uma delas foi escolhido um geoindicador (sangradouros ou lagunas), examinados em imagens de satélite. Comparouse os geoindicadores em períodos de PP anomalamente positiva e negativa. Para destacar as variações nos geoindicadores foram utilizadas composições RGB 543 dos sensores Thematic Mapper (TM) e Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) do Landsat. Os resultados apontam para correlação negativa entre as anomalias de PP nas costas sul e central com o SAM e correlação positiva das anomalias de PP da costa sul com o MEI. A PP na costa norte não apresenta correlação com nenhum dos dois índices. Foram identificados 28 eventos anômalos de PP no período 1998-2013. Nas imagens de satélite todos geoindicadores apontaram para variações morfológicas e hídricas entre os períodos PP acima e abaixo da média, sendo a costa norte a que apresenta menor variação visível. A costa sul tem a menor média de PP e o maior número de eventos anômalos de PP, dos quais 67% eram de PP negativa. A maioria dos eventos são de PP negativa (78%) e podem estar relacionados simultaneamente ao SAM positivo e MEI negativo, ou somente ao MEI positivo. Todos eventos de PP positiva foram concomitantes ao MEI positivo. As costas sul e central mostram uma redução na PP média. Essa tendência pode estar relacionada as mudanças climáticas globais, pela intensificação do SAM positivo e de eventos El Niño e La Niña. As variações observadas nos geoindicadores (sangradouros ou lagunas) indicam que a redução na PP média resulta em menor volume de sedimentos transportados do pós praia para a zona de arrebentação e face praial, alterando o balanço sedimentar. As areias secas dos campos de dunas transportadas pelo vento podem assorear lagos e lagunas da área de estudo, desequilibrando o ecossistema. / This thesis investigates whether anomalous events of precipitation (PP) in the Coastal Plain of Rio Grande do Sul (RGSCP) are related to climate variability modes and how this relationship can affect the coastal environment. The PP and its anomalies were statistically correlated to climate variability modes, the Southern Annular Mode (SAM) and El Niño-Southern Oscillation (ENSO). The used ENSO index was the Multivariate ENSO Index (MEI) and SAM is the one defined by Nan and Li (2003). For the calculation of the PP anomalies, we used data from the Tropical Rainfall Measurement Mission satellite, from 1998 to 2013. Correlations were calculated using classification matrices, and their significance by the the Student t-test. The study area was divided into south (33°44'39" – 32°09'36"S), central (32°09'36"– 30°10'12"S) and north (30°10'12"– 29°19'34"S) coasts and for each one it was chosen a geoindicador (washouts or lagoons), examined on satellite images. This investigation compared the geoindicators in positive and negative anomalous PP periods. To highlight variations in the geoindicators, it was used the RGB 543 composition of the Thematic Mapper (TM) and Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) Landsat sensors. The results point to a negative correlation of the PP anomalies in the southern and central coasts with the SAM and a positive correlation of PP anomalies in the south coast with the MEI. The north coast PP is not correlated with any of the two indexes. Twenty-eight anomalous PP events were found in the 1988–2013 period. In satellite images, all geoindicators pointed to morphological and hydrological variations between periods of PP above and below the mean, the northern coast has the least visible variations. The south coast has the lowest mean PP and the largest number of anomalous events, of which 67% were negative PP. The majority of events are negative PP (78%), they could be simultaneously connected to a positive SAM and a negative MEI, or only to a positive MEI. All positive PP events were concomitant to a positive MEI. The central and southern coasts show a decrease in the men PP. This trend may be related to global climate change, by the intensification of the positive SAM and of El Niño and La Niña events. The variations observed in geoindicators (washouts or lagoons) indicate that the reduction in the mean PP results in lower volume of sediments transported from the backshore to the surf zone and the shoreface, changing the sedimentary balance. The dry sands from the wind-transported dune fields could silt up lakes and lagoons of the study area, unbalancing the ecosystem.

Muitos dos severos impactos causados ao ambiente nos dias atuais estão intimamente relacionados com a total ou parcial retirada da cobertura vegetal nativa do solo. Com o crescimento acelerado da população humana, a vegetação nativa bem como outros recursos naturais está sofrendo uma crescente pressão. Esta, por sua vez, influencia diretamente a perda e fragmentação de habitats, repercutindo em danos significativos na biodiversidade local e regional. Nestas condições, a sub-bacia hidrográfica do arroio Retiro, localizada nos municípios de Veranópolis, Vila Flores, Cotiporã e Nova Prata, estado do Rio Grande do Sul, apresenta grande fragmentação florestal, principalmente em função do elevado nível de desmatamento para fins agropecuários e para a silvicultura. O arroio Retiro possui grande importância devido ao seu potencial hídrico, sendo ele o maior fornecedor de água potável para os municípios do entorno. A sub-bacia hidrográfica está inserida em sua totalidade no Bioma Mata Atlântica, mais especificamente na região fitoecológica denominada Floresta Ombrófila Mista (FOM). Desta forma, este estudo tem o objetivo de analisar temporalmente a estrutura da paisagem da sub-bacia do Arroio Retiro e identificar as áreas prioritárias à conservação, por meio de análise multicritério enfocando características ideais para o incremento da biodiversidade local e regional. Para a análise da estrutura da paisagem foram utilizadas séries temporais do satélite Landsat 5 e 8, além de índices de ecologia de paisagem. Para a identificação de áreas prioritárias foi utilizada a abordagem multicriterial, através do Método de Média Ponderada Ordenada, para a combinação dos fatores. Os fatores utilizados são: proximidade a cobertura florestal; proximidade aos fragmentos de maior área nuclear; proximidade à rede hidrográfica; distância aos centros urbanos; distância a malha viária e distância aos processos de mineração existentes. Os mapas de prioridades foram reclassificados de maneira a apresentar cinco classes de prioridades: muito baixa, baixa, média, alta e muito alta. Em relação à fragmentação, a sub-bacia apresentou melhoras entre os anos de 1990 para 2005, com diminuição de fragmentos e acréscimo de áreas para os já existentes. Após 2005, houve um intenso processo de fragmentação, onde novos pequenos fragmentos foram criados e alguns fragmentos maiores obtiveram incremento de áreas. Este dado é comprovado pelo aumento de 11,61 km² na classe de mata nativa e pelo surgimento de 119 fragmentos a mais que em 1990. Em relação ao maior fragmento da paisagem, este contava com 3275 há em 1990 e passou para 5003 há em 2016. A área nuclear deste fragmento também teve incremento, estando com 2473.47 há em 1990 e passando para 3745.62 há em 2016. A maior parte das áreas de maior prioridade foram escolhidas simultaneamente próximas aos melhores fragmentos em relação as suas áreas nucleares e além de estarem próximos a rede hidrográfica. O mapa de áreas prioritárias para conservação que mais se adaptou a área foi o de risco alto, devido as suas características. Desta forma, a abordagem multicriterial bem como o método da média ponderada ordenada, foi eficiente para a definição de áreas prioritárias para a conservação, utilizando pesos de compensação e ordenação. / Many of the severe impacts on the environment nowadays are closely related to the total or partial remove of native ground vegetation. With the accelerated growth of human population, the native vegetation as other natural resources are suffering increasing pressure. And this, in turn, directly influences the lost and fragmentation of habitats, reflecting in significant damages to local and regional biodiversity. In this conditions, the hydrographic mycro-basin of the Arroio Retiro, located in the cities of Veranópolis, Vila Flores, Cotiporã and Nova Prata, at Rio Grande do Sul State, has a big forest fragmentation, mainly in function of the high level of deforestation for agriculture and sylviculture. Arroio Retiro has a big value due to its water potencial, being the biggest drinking water provider to the cities surrounding. The hydrographic mycro-basin is included in its totality at Mata Atlântica Biome, more specifically in the phytoecological region called Mixed Rain Forest (MRF). By this way, this search has the purpose of analyze temporally the landscape structure from Arroio Retiro mycro-basin and identify priority areas for conservation using the multicriteria analysis focusing ideal characteristics for the local and regional biodiversity development. For landscape structure analysis were used time series from Landsat 5 and 8 satellite, as well as landscape ecology rates. For the identification of priority areas was used multicriteria approach through the ordered weighted average method for the combination of factors. The factors used are: forest cover proximity; largest nuclear area fragments proximity; hydrographical network proximity; distance to urban centers; road distance and minig process distance. The maps of priorities were reclassified in order to present five priority groups: very low, low, medium, high and very high. Related to fragmentation, the mycro-basin showed progess between the years 1990 to 2005, with fragments reduction and areas addition to the already existing. After 2005, there was na intense process of fragmentation, where small new fragments were created and some larger fragments got area increase. This fact is evidenced by the increase of 11,61km2 of native forest and the appearance of 119 fragments more than in 1990. About the biggest landscape fragmente, that it has 3275ha in 1990, now it passed to 5003ha in 2006. The nuclear area of this fragment also had increase, in 1990 it had 2473.47ha and now, in 2016 it has 3745.62ha. The most part of the areas with big priority were chosen close to the best fragments for its nuclear areas in addition to be next to hydrographic net. The map of priority areas for conservation that best adapted to the area was high risk, due to their characteristics. Therefore, this multicriteria approach and the ordered weighted average method, was eficient for the definition of priority areas for conservation, using compensation and ordering weights.

O Lago Guaíba é um importante corpo d’água localizado na porção leste do estado do Rio Grande do Sul. É a principal fonte de abastecimento de água para a região metropolitana de Porto Alegre, além de exercer outras funções sociais primordiais, como de estocar água para usos futuros, abastecimento agrícola e industrial, navegação, entre outros. Com os recentes avanços na tecnologia de Sensoriamento Remoto, espectrorradiômetros com altíssima resolução espectral e radiométrica são cada vez mais utilizados na discriminação de diferentes elementos presentes na natureza. Paralelamente, estão os sensores orbitais que possibilitam, por meio de sua visão sinótica, ampliar a representatividade espacial dos elementos na superfície terrestre. Este trabalho tem como objetivo caracterizar as águas do Lago Guaíba, quanto as suas propriedades ópticas, a partir da integração de dados de sensoriamento remoto orbital e de espectrorradiometria de campo. Para tanto foram coletadas variáveis limnológicas (totais de sólidos em suspensão, clorofila-a, turbidez) e espectrais em 9 de fevereiro de 2015, utilizando uma rede de 25 estações de coleta sobre o Lago, e adquiridos dados complementares: precipitação pluviométrica e direção de ventos. Foi utilizada uma série temporal da banda 4, sensor OLI/Landsat-8, e estabelecida correlação entre precipitação e reflectância. Foram adquiridos espectros com o espectrorradiômetro e aplicadas técnicas de suavização, derivada e remoção do contínuo, buscando identificar os constituintes opticamente ativos que determinam as características da água. As variáveis limnológicas foram espacializadas e relacionadas com os dados espectrais por meio de correlações e modelos de dispersão. Uma imagem do sensor LISS-III/ResourceSat-2 foi utilizada para estimativa empírica dos parâmetros limnológicos. Os resultados mostraram que a precipitação de 16 dias anteriores à aquisição da imagem influência de forma significativa nas características ópticas da água em diferentes épocas do ano. A máxima reflectância da água foi na faixa espectral do verde (0,18%). As regiões onde se observou as maiores reflectâncias na série estão ligadas aos ambientes onde predominam condições de erosão ou não deposição de sedimentos finos. Regressões empíricas explicaram que 23% da reflectância em 708 nm é devida a presença de sólidos na água. A concentração de Chl-a não apresentou correlações significativas (α = 0,05) com a reflectância. A análise dos dados espectrais demonstrou que os dois métodos de derivada e remoção do contínuo apresentaram bons resultados. Observou-se o aumento das correlações após a derivação evidenciando que esta técnica aumenta o contraste espectral e assim a precisão das estimativas. A primeira derivada em 772 nm explicou 44% da variação devido ao totais de sólidos em suspensão. Já em 690 nm, a primeira derivada explicou 32% da variação na concentração de clorofila-a. Os melhores resultados foram observados nas variáveis turbidez e transparência. A partir da remoção do contínuo se verificou as maiores profundidades de bandas em comprimentos de onda mais longos. Correlações fortes foram encontradas para as variáveis turbidez e transparência (r = 0,86 e -0,86, respectivamente) na faixa de 690-750 nm. Devido à baixa concentração tanto de sólidos em suspensão quanto de clorofila-a, houve dificuldade no estabelecimento de relações fiáveis entre parâmetros espectrais e a qualidade da água do Lago Guaíba. As imagens LISS-III mostraram-se potenciais para mapear a composição da água do Lago Guaíba. / Guaíba Lake is an important body of water located in the east portion of Rio Grande do Sul. It is the main source of water supply to Porto Alegre metropolitan region, besides exercising other primary social functions such as storing water for future use, agricultural and industrial supply, shipping, among others. With the recent advancements in technology of Remote Sensing, spectroradiometers with the highest spectral and radiometric resolution are each time more used to the distinction of different elements presented in nature. In parallel, there are the orbital sensors, which allow, through it’s synoptic view, to amplify the spatial representativity of the elements on earth’s surface. This work aims to characterize the waters of Guaíba Lake- RS, in terms of its optical properties, from the data integration of remote orbital sensing and spectroradiometry of the area. To achieve this, limnologic (total of suspended solids, chlorophyll-a, and turbidity) and spectral variables were collected on February 9th 2015, by the use of a 25 station collection network on the lake, and acquired complementary data: rain fall and wind direction. One temporal series of band 4 and sensor OLI/Landsat 8 were used, and the correlation between rain falls and reflectance was established. Spectra were acquired with the spectroradiometer and smoothing, derivation and continuum removal techniques were applied in order to identify the optically active constituents which determine the characteristics of the water. The limnologic variables were spatialized and related to the spectral data by correlations and dispersion models. An image of the sensor LISS-III/ResourceSat-2 was used for the empirical estimation of the limnologic parameters. The results showed that the 16 days rain falls previous to the image acquisition influenced in a significant way in the optical characteristics of the water in different seasons of the year. The maximum reflectance of water was in the green spectral range (0, 18%). The regions where the highest reflectance in the series was observed are connected to the environments where prevail the erosion conditions or nondeposition of fine sediments. Empirical regressions explained that 23% of the reflectance in 708 nm is due to the presence of solids in the water. The concentration of Chl-a did not present significant correlations (α = 0, 05) with the reflectance. The analysis of spectral data showed that the two methods of derivation and continuum removal presented positive results. The increase of correlations after the derivation was observed, highlighting the fact that this technique increases the spectral contrast and so the estimation accuracy. The first derivation in 772 nm explained 44% of the variation in the concentration of chlorophyll-a. The best results were observed in the variables TUR and DS. From the removal of the continuum, the highest band depth was verified in longer wavelength. Strong correlations were found to the turbidity and transparency variables (r = 0,86 and -0,86, respectively) in the range of 690-750 nm. Due to low concentration of suspended solids as much as chlorophyll-a, there was difficulty in the establishment of reliable relations between the spectral parameters and the quality of water in Guaíba River. The images LISS-III showed themselves to be potentials to map Guaíba River’s composition.

Orientador: Lincoln Gehring Cardoso / Banca: Luciano Nardini Gomes / Banca: Bruna Soares Xavier de Barros / Resumo: O presente trabalho objetivou comparar distâncias horizontais e áreas de um polígono considerando pontos homólogos obtidos através de levantamento topográfico convencional realizado por Estação Total Nikon Nivo 322d, levantamento georreferenciado por receptor GNSS AshTech Pro Mark 200 e imagem do Google Earth. O processamento do levantamento topográfico foi realizado através programa computacional DataGeosis versão Office que acusou elevada precisão, constituindo-se em referência. Os dados obtidos através do receptor GNSS foram pós-processados pelo software GNSS Solution e os obtidos pelo Google Earth foram submetidos ao software AutoCAD 13 para desenho. Os dados assim obtidos permitiram a geração de plantas e de cálculo de distâncias horizontais e áreas nos três casos. Foi possível se plotar as três plantas em único desenho por se considerar para o primeiro ponto da poligonal obtida por levantamento topográfico convencional, o mesmo par de coordenadas que o obtido pelo receptor GNSS. Concluiu-se que valor de área obtida através do Google Earth ficando próximo do valor da referência, bem como seu entorno, não significa a precisão do polígono visto que comprometedoras diferenças em distâncias ora à maior ora à menor podem estar sendo compensadas, no entanto pode-se admitir esse procedimento para uso em planejamento rural generalizado. / Abstract: The purpose of this study was to compare horizontal distances and areas of a polygon considering homologous points obtained through conventional survey using a Nikon Nivo total station 322d, a GNSS receiver AshTech Pro Mark 200 for georeferenced survey and Google Earth image. The processing of the survey made by computer program Datageosis Office version accused high precision constituting as the reference. The data obtained from the GNSS receiver were post-processed by the GNSS software Solution and the data obtained by Google Earth was submitted to the 13 AutoCAD software for drawing. The data obtained enabled the maps generation and calculation horizontal distances and areas in all three cases. It was possible to plot the three maps in a unique design by considering for the first point of the polygon obtained by conventional surveying, the same pair of coordinates obtained by the GPS receiver. It was concluded that the area value obtained through Google Earth being next to the reference value, does not means the polygon precision due to the fact of differences in distances sometimes the largest and sometimes the smallest being compensated, however it is possible to admit this procedure for use in general rural planning / Mestre

Orientador: Juércio Tavares de Mattos / Banca: Jairo Roberto Jiménez-Rueda / Banca: Carlos de Almeida Nóbrega / Banca: Oswaldo Augusto Filho / Banca: Archimedes Perez Filho / Resumo: O crescimento e adensamento populacionais fazem com que sejam explorados cada vez mais recursos naturais e disponibilizada uma maior infra-estrutura para viabilizar este mesmo desenvolvimento. Necessita-se de mais áreas para implantação de rodovias, aterros sanitários, dutovias, loteamentos, entre outras obras e usos. Sendo assim os profissionais da geologia de engenharia encontram-se frente aos desafios de avaliar áreas, suas condicionantes e limitações para a implantação destas obras e usos. O presente trabalho tem o objetivo de sistematizar um conjunto de procedimentos e técnicas que possibilitem alcançar dados e informações necessárias e úteis ao planejamento destas obras e usos. Na primeira etapa de fotointerpretação são usadas imagens do ETM+/Landsat-7, segundo o mapeamento geoambiental, para a obtenção das unidades geoambientais e suas características, da morfoestrutura e do fraturamento da área (traços de juntas e lineamentos estruturais). A segunda etapa consiste em visitar em campo as unidades geoambientais, a fim de se realizar ensaios expeditos de física de solos e mecânica de rochas, além de se coletar amostras indeformadas e deformadas para análises em laboratório. A terceira etapa consiste em ensaiar as amostras coletadas em campo segundo os métodos tradicionais da mecânica de solos, a fim de se caracterizar o material. As informações obtidas nessas três fases, quando reunidas, processadas ou integradas, geram importantes subsídios aos planejadores de obras de infra-estrutura. Os resultados denotam que o procedimento adotado possui repetitividade e reprodutibilidade, além de alta confiabilidade, rapidez e baixo custo relativo, mostrando-se adequados ao planejamento e definição de obras de infra-estrutura. / Abstract: The population growth made the explored natural resources more and more a larger infrastructure to make possible this same development. More areas are needed for highways implantation, sanitary embankments, pipes, divisions into lots, between other workmanships and uses. Being the geotechnical professionals is like this front to the challenges of evaluating areas, its limitations for the implantation workmanships and uses. The the objective of the present work is systematizing a group of techniques that result in necessary and useful information to the planning workmanships and uses. To test this procedure the area it was adopted understood among parallel 22º15þS to 22º30þS and the meridians 46º45þW to 47º00þW. This is the area on the topographical map IBGE 1:50.000 Moji-Guaçu. The procedure consists of fotointerpretation of images ETM+/Landsat-7, according to the geoenvironment mapping, to obtaining the geoenvironmental units and its characteristics, the morfostructure map and the fractures map (lines of strikes and structural lineaments). The information of land use and land cover is obtained starting from the semiautomatic mapping of the images ETM+/Landsat-7. Those information, when gathered, processed or integrated, it generate important subsidies to the planners of infrastructure works. The results denotes that the adopted procedure can be repeated and reproduced, besides high reliability, speed and low relative cost, being shown appropriate to the planning and definition infrastructure workmanships and uses. / Doutor

Orientador: Paulo Milton Barbosa Landim / Banca: Sergio dos Anjos Ferreira Pinto / Banca: Célia Regina Lopes Zimback / Banca: Roberto Wagner Lourenço / Banca: Rosângela de Oliveira Colabone / Resumo: Esta pesquisa apresenta uma análise qualitativa da densidade e da intensidade da atividade fotossintética da vegetação com possíveis consequências no fluxo de carbono na região da Floresta Estadual "Edmundo Navarro de Andrade" (FEENA), por meio da variação do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). A FEENA é uma Unidade de Conservação e tem sua maior parte contida na área do município de Rio Claro. A cidade de Rio Claro está localizada no Centro-Leste do Estado de São Paulo, entre as coordenadas 22°05' de Latitude Sul e 47°55' de Longitude Oeste de Greenwich. Na análise, foram utilizadas imagens do sensor TM Landsat 5 de 1985 a 2011 e dados de temperatura e pluviosidade no mesmo período nessa região. A análise levou em consideração medidas da Estatística Descritiva de tendência central e de dispersão do NDVI e das variáveis meteorológicas, além de curvas de tendência e correlação. Foram utilizados, como ferramentas, Sistemas de Informações Geográficas (SIG), e planilhas eletrônicas. As médias da série temporal do NDVI da FEENA apresentaram amplitude total 0,05 e média geral 0,67. Esses valores indicam que a Floresta manteve nesse período alta densidade e alta intensidade da atividade fotossintética de sua vegetação. Em função disso, pode-se sugerir que ocorreu variação positiva do sequestro de carbono da atmosfera na região. Nesse período a temperatura e a pluviosidade apresentaram comportamento similar em todos os anos. No entanto, não há correlação linear entre a temperatura e o NDVI, tão pouco entre a pluviosidade e o NDVI da FEENA / Abstract: This research presents a qualitative analysis of the density and intensity of vegetation photosynthetic activity with possible consequences on carbon flux in the region of the State Forest "Edmundo Navarro de Andrade" (FEENA), through the variation of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Most of the FEENA, which is a Conservation Until, is located in the area of the municipality of Rio Claro. The city of Rio Claro is located in the Center-East of the State of São Paulo, between the coordinates 22° 05 ' South Latitude and 47° 55 ' Longitude West of Greenwich. In the analysis, images from Landsat 5 TM sensor from 1985 to 2011 and temperature and pluviosity data for the same period in this region were used. The analysis took into account Descriptive Statistics measures of central tendency and dispersion of NDVI and weather variables, besides correlation and trend curves. Geographical Information Systems (GIS) and spreadsheets were used as tools. The average of time series NDVI of FEENA showed full range 0.05 and overall average 0.67. These values indicate that high density and high intensity of photosynthetic activity of forest vegetation were stable during this period. Because of this, it can be suggested that increase of carbon sequestration from the atmosphere in the region occurred. In this period, temperature and pluviosity showed similar behavior presenting yearly. However, there is no linear correlation between the temperature and the NDVI and none between the pluviosity and NDVI of the FEENA / Doutor

Orientador: Sérgio Campos / Coorientador: Zacarias Xavier de Barros / Banca: Célia Regina LOpes Zimback / Banca: Osmar Delmanto Junior / Resumo: uso do geoprocessamento é o ponto de partida para a realização deste trabalho, cujo objetivo principal é desenvolver uma análise ambiental e morfométrica na bacia hidrográfica do Córrego Santo Antônio, no distrito de São Francisco Xavier, São José dos Campos, São Paulo. A área de estudo situa-se geograficamente entre as coordenadas 22º53'2062"S a 46º00'1663"W e 22º52'4774"S a 45º59'0233" W apresentando área de 520,7 hectares. Nesta perspectiva, o uso das geotecnologias permite identificar, monitorar e minimizar os problemas ambientais, uma vez que a obtenção de um banco de dados organizado auxilia com a representação cartográfica, visando detalhar e caracterizar o meio físico, uso e ocupação e aplicação de leis ambientais para futuras decisões de planejamento da bacia hidrográfica. O processamento e avaliação dos dados obtidos para a elaboração dos mapas temáticos foram elaborados pelo programa ArcGis, de maneira a gerar um plano de informação, como: uso e ocupação da terra, drenagem, hipsometria, declividade, área de preservação permanente e conflito do uso e ocupação com áreas de preservação permanente. Os resultados indicaram que a bacia hidrográfica do Córrego Santo Antônio tem seu formato alongada, favorecendo o escoamento superficial, maior energia erosiva e baixa propensão a ocorrência de inundações devido a um baixo grau de desenvolvimento da rede de drenagem. Quanto aos seus elementos físicos naturais abarcados pelo uso e ocupação da terra apresentam conservados diante da importância da Área de Proteção Ambiental, assegurando uma menor intervenção. A realização deste trabalho teve como suporte a lei ambiental, Código Florestal. Os uso e ocupação da terra na bacia hidrográfica são área urbana, sedes rurais, estrada rural, área agrícola, pastagem e vegetação natural, sendo o uso mais significante a ... / Abstract: The use of geoprocessing is the starting point to accomplish this research whose main objective is to develop an environmental and morphometric analysis of the watershed of Santo Antonio stream, urban district of São José dos Campos, São Fancisco Xavier, São Paulo State, Brazil. The area of study is geographically located between the coordinates 22º53'2062"S to 46º00'1663"W to longitude and 22º52'4774"S to 45º59'0233" W to latitude, with an area of 520,7 ha. In this perspective, the use of geotechnologies allows to identify, monitor and minimize the risks of future environmental problems, since the obtaining of an organized database enables the use of cartographic representation, aiming to characterize the physical environment, land and its use, as well as the implementation of environmental laws. The processing and evaluation of data generation of thematic maps were prepared by ArcGis, in a way that information layers to land use and land cover, storm, hypsometry, slope, permanent preservation areas and conflicts of land use in permanent preservation areas were generated. The results of this watershed of Santo Antonio showed an elongated shape, which favors a superficial run-off, with erosive tendency and low potential for floods due to the low development of drainage network. As for the natural physical elements covered by the land use are in better condition and protection because of the importance of environmental protection area ensure less intervention. This work had the environmental legislation support Código Florestal. The land use in watershed are: urban area, rural area, rural roads, agricultural area, pasture, natural vegetation, and the most significant use refer to natural vegetation (470 ha) representing 90,2% and followed by pasture (40 ha) representing 7,68% of total watershed. The areas of permanent preservation have not been fully preserved according to ... / Mestre

Orientador: Sérgio Campos / Coorientador: Zacarias Xavier de Barros / Banca: Ellen Fittipaldi Brasilio Carrega / Banca: Fernanda Leite Ribeiro / Resumo: Nas últimas décadas, tem aumentado a preocupação a respeito dos recursos naturais, buscando-se a aplicação de práticas conservacionistas e recuperação de áreas degradadas no passado. Assim, o presente estudo tem o objetivo de aplicar técnicas de geomática e geoprocessamento na caracterização conservacionista da bacia hidrográfica do rio Araquazinho - São Manuel (SP) através do Sistema de Informação Geográfica - IDRISI Selva, visando à preservação, racionalização do seu uso e recuperação ambiental, de acordo com o Código Florestal Brasileiro (Lei nº 12.727/2012). A bacia hidrográfica do rio Araquazinho apresenta uma área de 6.2803,07 hectares e está localizada geograficamente entre os paralelos 22º 33' a 22º 42' de latitude Sul e os meridianos 48º 27' a 48º 34' de longitude W Gr. As cartas planialtimétricas de São Manuel (SP) (IBGE, 1973) e Barra Bonita (SP) (IBGE, 1974), ambas em escala 1:50000, foram utilizadas para extrair as curvas de nível, a hidrografia e os divisores de água. O software SIG - IDRISI Selva foi utilizado na caracterização ambiental da área, com o mapeamento do uso do solo, e na determinação dos parâmetros morfométricos, que resultaram na caracterização física da bacia. Como resultados, segundo o Código Florestal, a área da bacia apresenta apenas 10,77% com vegetação natural, sendo que o mínimo que deve ser destinado para Reserva Legal é 20% da área total. A área de preservação permanente (303,22ha) vem sendo ocupada inadequadamente com cana-de-açúcar em aproximadamente um terço dessa área. O estudo da morfometria da bacia permitiu concluir que a área é suscetível à erosão devido à sua forma circular, porém que a velocidade do escoamento da água acaba sendo reduzida graças ao relevo plano e aos bons solos que compõem a área, aumentando assim a drenagem desta. Segundo o coeficiente de ... / Abstract: In the last few years, the concern about natural resources has increased, seeking the application of conservation practices and the recovery of previously degraded areas. This study aims to apply techniques of geomatics and GIS in conservationist characterization in the watershed of rio Araquazinho - São Manuel (SP), using the Geographic Information System - IDRISI Selva, looking for preservation, a correct use and environmental restoration, according to the Brazilian Forest Code (Law nº 12,727/2012). The watershed of rio Araquazinho has an area of 6.2803,07 hectares and is located geographically between parallels 22º 33 'to 22º 42' South latitude and meridians 48º 27 'to 48º 34' W longitude Gr. The planialtimetrics charts of São Manuel (SP) (IBGE, 1973) and Barra Bonita (SP) (IBGE, 1974), both in scale 1: 50000, were used to extract the contour lines, hydrography and limits of the area. The software GIS - IDRISI Selva was used in the environmental characterization of the area, to map the land use, and to determinate the morphometric parameters, which resulted in the physical characterization of the watershed. The watershed has only 10.77% of natural vegetation... / Mestre