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Please use this identifier to cite or link to this item:
https://tede.unioeste.br/handle/tede/8648| Tipo do documento: | Tese |
| Title: | Gestão hídrica e desenvolvimento rural sustentável: desenvolvimento de um sistema utilizando georreferenciamento e inteligência artificial para prevenção de erosão em mananciais de abastecimento público |
| Autor: | Ribeiro, Alison Antony ![]() |
| Primeiro orientador: | Corrêia, Arlindo Fabrício |
| Primeiro coorientador: | Feiden, Armin |
| Segundo coorientador: | Pinto, Pedro José de Melo Teixeira |
| Primeiro membro da banca: | Galante, Guilherme |
| Segundo membro da banca: | Rampim, Leandro |
| Terceiro membro da banca: | Francisco, Humberto Rodrigues |
| Resumo: | A intensificação do uso agrícola do solo em bacias hidrográficas rurais tem ampliado os processos erosivos e comprometido a qualidade e a disponibilidade dos recursos hídricos, especialmente, em territórios dominados pela agricultura familiar. A presente tese tem como objetivo desenvolver e validar uma metodologia integrada, baseada em aerofotogrametria por Aeronave Pilotada Remotamente (RPA), geoprocessamento, atributos derivados calculados a partir de ortomosaicos RGB, inteligência artificial e validação independente por meio da Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE), visando a identificar áreas suscetíveis à erosão, simular cenários de restauração ambiental e subsidiar estratégias de gestão hídrica e desenvolvimento rural sustentável. O estudo foi realizado em uma área de 59,24 hectares, localizada em uma das zonas de nascente do Arroio Fundo, manancial de abastecimento público do município de Marechal Cândido Rondon (PR), situada na divisa com o município de Quatro Pontes, oeste do Paraná. A metodologia envolveu a aquisição de imagens aéreas multitemporais por RPA, com resolução espacial de 3,7 cm/pixel, o desenvolvimento de um pipeline computacional automatizado para processamento fotogramétrico, geração de atributos derivados, preparação dos dados para treinamento da rede neural e classificação semântica do uso e cobertura do solo. Para a classificação do uso e cobertura do solo, utilizou-se uma rede neural convolucional do tipo U-Net, otimizada por estratégias de aumento de dados e ponderação de classes, posteriormente integrada a variáveis topográficas para modelagem do risco erosivo por álgebra de mapas. A consistência dos resultados foi verificada pela Equação Universal de Perda de Solo Revisada (RUSLE). Os resultados do diagnóstico do cenário atual (2025) demonstraram que 60,31% da área de estudo apresenta alto risco de erosão, com identificação de 1,61 hectares de processos erosivos ativos, cuja perda média de solo estimada pela RUSLE alcançou 114,52 t ha⁻¹ ano⁻¹. A simulação do cenário prospectivo (2035) indicou que a restauração integral das Áreas de Preservação Permanente poderia eliminar completamente as áreas de risco crítico e reduzir em 72,8% as áreas de alto risco, com incremento de 319,9% nas áreas de baixo risco. A metodologia integrada proposta constitui ferramenta técnica de baixo custo operacional, majoritariamente baseada em software gratuito e de código aberto, com potencial de replicação por equipes técnicas municipais e instituições de pesquisa em contextos rurais similares, contribuindo para o planejamento territorial orientado ao desenvolvimento rural sustentável. |
| Abstract: | The intensification of agricultural land use in rural watersheds has increased erosion processes and compromised the quality and availability of water resources, especially in areas dominated by family farming. The aim of this thesis is to develop and validate an integrated methodology based on aerial photogrammetry using Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS), geoprocessing, derived attributes calculated from RGB orthomosaics, artificial intelligence, and independent validation using the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), with the goal of identifying areas susceptible to erosion, simulating environmental restoration scenarios, and informing strategies for water management and sustainable rural development. The study was conducted in a 59.24-hectare area located in one of the headwaters of Arroio Fundo, a public water source for the municipality of Marechal Cândido Rondon (PR), situated on the border with the municipality of Quatro Pontes, in western Paraná. The methodology involved the acquisition of multitemporal aerial images via UAV with a spatial resolution of 3.7 cm/pixel, the development of an automated computational pipeline for photogrammetric processing, the generation of derived attributes, the preparation of data for training the neural network, and the semantic classification of land use and land cover. For land use and land cover classification, a U-Net-type convolutional neural network was used, optimized through data augmentation and class weighting strategies, and subsequently integrated with topographic variables to model erosion risk using map algebra. The consistency of the results was verified using the RUSLE. The results of the current scenario assessment (2025) showed that 60.31% of the study area is at high risk of erosion, with 1.61 hectares of active erosion processes identified, for which the average soil loss estimated by RUSLE reached 114.52 t ha⁻¹ year⁻¹. The simulation of the prospective scenario (2035) indicated that the full restoration of Permanent Preservation Areas could completely eliminate areas at critical risk and reduce high-risk areas by 72.8%, with a 319.9% increase in low-risk areas. The proposed integrated methodology is a technical tool with low operational costs, based primarily on free and open-source software, with the potential to be replicated by municipal technical teams and research institutions in similar rural contexts, contributing to territorial planning geared toward sustainable rural development. |
| Keywords: | Geotecnologias Deep Learning Gestão de bacias hidrográficas Conservação do solo Agricultura familiar |
| CNPq areas: | CIÊNCIAS AGRÁRIAS:DESENVOLVIMENTO RURAL SUSTENTÁVEL |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Estadual do Oeste do Paraná |
| Sigla da instituição: | UNIOESTE |
| Departamento: | Centro de Ciências Agrárias |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Rural Sustentável |
| Campun: | Marechal Cândido Rondon |
| Citation: | RIBEIRO, Alison Antony. Gestão hídrica e desenvolvimento rural sustentável: desenvolvimento de um sistema utilizando georreferenciamento e inteligência artificial para prevenção de erosão em mananciais de abastecimento público. 2026. 128f. Tese ( Doutorado em Desenvolvimento Rural Sustentável) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Marechal Cândido Rondon, 2026. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
| URI: | https://tede.unioeste.br/handle/tede/8648 |
| Issue Date: | 22-May-2026 |
| Appears in Collections: | Doutorado em Desenvolvimento Rural Sustentável (MCR) |
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|---|---|---|---|---|
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