Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Sousa, Luciano Hamed Chaves Haidar
Orientador(a): Studart, Ticiana Marinho de Carvalho
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79582
Resumo: Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) are a non-conventional and necessary response to the challenges related to stormwater management in cities experiencing rapid urban growth. These systems aim to reduce the negative impacts of urbanization on the hydrological cycle, such as increased soil impermeability and urban flooding. To optimize decision-making regarding the solutions to be implemented, technologies such as Building Information Modeling (BIM) and Machine Learning (ML) have been increasingly explored in the development of drainage solutions. In the context of sustainable urban drainage, BIM provides an integrated platform for managing project data, modeling scenarios, and analyzing the performance of devices such as infiltration trenches, permeable pavements, and detention basins. Machine Learning, on the other hand, offers predictive and analytical tools that enhance the efficiency of planning and the performance of SUDS by analyzing hydrological data. This study aims to develop a workflow using BIM and Machine Learning, through Recurrent Neural Networks (RNN) and satellite-extracted data, for the design of sustainable urban drainage systems. To this end, Machine Learning techniques were applied using the Python programming language, and visual programming algorithms were also developed to assist in the design of SUDS devices. For validation, a practical application was carried out to compare the three implemented solutions (permeable pavement, infiltration trench, and detention basin). Based on the results, it was possible to identify the potentialities and areas for improvement in the integration between the BIM tool used and Machine Learning, contributing to paving new pathways for this integration.
id UFC-7_d259cf3d3804adc76210cc85f62cad19
oai_identifier_str oai:repositorio.ufc.br:riufc/79582
network_acronym_str UFC-7
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository_id_str
spelling Sousa, Luciano Hamed Chaves HaidarStudart, Ticiana Marinho de Carvalho2025-01-29T18:58:12Z2025-01-29T18:58:12Z2024SOUSA, Luciano Hamed Chaves Haidar. Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina. 2024. 68 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil-Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79582Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) are a non-conventional and necessary response to the challenges related to stormwater management in cities experiencing rapid urban growth. These systems aim to reduce the negative impacts of urbanization on the hydrological cycle, such as increased soil impermeability and urban flooding. To optimize decision-making regarding the solutions to be implemented, technologies such as Building Information Modeling (BIM) and Machine Learning (ML) have been increasingly explored in the development of drainage solutions. In the context of sustainable urban drainage, BIM provides an integrated platform for managing project data, modeling scenarios, and analyzing the performance of devices such as infiltration trenches, permeable pavements, and detention basins. Machine Learning, on the other hand, offers predictive and analytical tools that enhance the efficiency of planning and the performance of SUDS by analyzing hydrological data. This study aims to develop a workflow using BIM and Machine Learning, through Recurrent Neural Networks (RNN) and satellite-extracted data, for the design of sustainable urban drainage systems. To this end, Machine Learning techniques were applied using the Python programming language, and visual programming algorithms were also developed to assist in the design of SUDS devices. For validation, a practical application was carried out to compare the three implemented solutions (permeable pavement, infiltration trench, and detention basin). Based on the results, it was possible to identify the potentialities and areas for improvement in the integration between the BIM tool used and Machine Learning, contributing to paving new pathways for this integration.Os sistemas urbanos de drenagem sustentável (SUDS) são uma resposta não convencional e necessária aos desafios relacionados à gestão das águas pluviais em cidades que enfrentam um crescimento urbano acelerado. Esses sistemas têm como objetivo reduzir os impactos negativos da urbanização no ciclo hidrológico, como o aumento da impermeabilização do solo e enchentes urbanas. Para otimizar a tomada de decisão nas soluções a serem implantadas, o uso de tecnologias como o Building Information Modeling (BIM) e o aprendizado de máquina (ML) têm sido cada vez mais exploradas no desenvolvimento de soluções de drenagem. No contexto de drenagem urbana sustentável, o BIM proporciona uma plataforma integrada para gerenciar dados de projeto, modelar cenários e analisar a performance de dispositivos, como trincheiras drenantes, pavimentos permeáveis e bacias de detenção. O aprendizado de máquina, por sua vez, oferece ferramentas preditivas e analíticas que permitem melhorar a eficiência do planejamento e do desempenho dos SUDS, analisando dados hidrológicos. Este trabalho objetiva desenvolver um fluxo de trabalho utilizando BIM e aprendizado de máquina, por meio de Redes Neurais Recorrentes e dados extraídos de satélite, para o dimensionamento de sistemas urbanos de drenagem sustentável. Com isso, foram utilizadas técnicas de aprendizado de máquina, por meio da linguagem Python, e, ainda, desenvolvidos algoritmos de programação visual para auxiliar no dimensionamento de dispositivos de SUDS. Para validação, foi utilizada uma aplicação prática para comparação das três soluções implementadas (pavimento permeável, trincheira drenante e bacia de detenção). Diante do exposto, foi possível verificar as potencialidades e os pontos de melhoria da interconexão entre a ferramenta BIM utilizada e o aprendizado de máquina, contribuindo para embasar novos caminhos para essa integração.Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquinaSustainable urban drainage systems: an approach between BIM and machine learninginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisProgramação visual (Computação)Modelagem de informação da construçãoRedes neurais (Computação)Drenagem urbanaVisual programming (Computer science)Building information modelingNeural networks (Computer science)Urban drainageCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOSinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0000-0001-8454-044Xhttp://lattes.cnpq.br/4795868916530191https://orcid.org/0000-0001-9317-3645http://lattes.cnpq.br/92586652747165902024-11-29ORIGINAL2024_dis_lhchsousa.pdf2024_dis_lhchsousa.pdfapplication/pdf10691577http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79582/3/2024_dis_lhchsousa.pdf8ed5fef1c355dbf3fdcda65a0c4f20c1MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79582/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54riufc/795822025-01-30 15:15:19.434oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-01-30T18:15:19Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
dc.title.en.pt_BR.fl_str_mv Sustainable urban drainage systems: an approach between BIM and machine learning
title Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
spellingShingle Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
Sousa, Luciano Hamed Chaves Haidar
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
Programação visual (Computação)
Modelagem de informação da construção
Redes neurais (Computação)
Drenagem urbana
Visual programming (Computer science)
Building information modeling
Neural networks (Computer science)
Urban drainage
title_short Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
title_full Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
title_fullStr Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
title_full_unstemmed Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
title_sort Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina
author Sousa, Luciano Hamed Chaves Haidar
author_facet Sousa, Luciano Hamed Chaves Haidar
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Sousa, Luciano Hamed Chaves Haidar
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Studart, Ticiana Marinho de Carvalho
contributor_str_mv Studart, Ticiana Marinho de Carvalho
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
topic CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
Programação visual (Computação)
Modelagem de informação da construção
Redes neurais (Computação)
Drenagem urbana
Visual programming (Computer science)
Building information modeling
Neural networks (Computer science)
Urban drainage
dc.subject.ptbr.pt_BR.fl_str_mv Programação visual (Computação)
Modelagem de informação da construção
Redes neurais (Computação)
Drenagem urbana
dc.subject.en.pt_BR.fl_str_mv Visual programming (Computer science)
Building information modeling
Neural networks (Computer science)
Urban drainage
description Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS) are a non-conventional and necessary response to the challenges related to stormwater management in cities experiencing rapid urban growth. These systems aim to reduce the negative impacts of urbanization on the hydrological cycle, such as increased soil impermeability and urban flooding. To optimize decision-making regarding the solutions to be implemented, technologies such as Building Information Modeling (BIM) and Machine Learning (ML) have been increasingly explored in the development of drainage solutions. In the context of sustainable urban drainage, BIM provides an integrated platform for managing project data, modeling scenarios, and analyzing the performance of devices such as infiltration trenches, permeable pavements, and detention basins. Machine Learning, on the other hand, offers predictive and analytical tools that enhance the efficiency of planning and the performance of SUDS by analyzing hydrological data. This study aims to develop a workflow using BIM and Machine Learning, through Recurrent Neural Networks (RNN) and satellite-extracted data, for the design of sustainable urban drainage systems. To this end, Machine Learning techniques were applied using the Python programming language, and visual programming algorithms were also developed to assist in the design of SUDS devices. For validation, a practical application was carried out to compare the three implemented solutions (permeable pavement, infiltration trench, and detention basin). Based on the results, it was possible to identify the potentialities and areas for improvement in the integration between the BIM tool used and Machine Learning, contributing to paving new pathways for this integration.
publishDate 2024
dc.date.issued.fl_str_mv 2024
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2025-01-29T18:58:12Z
dc.date.available.fl_str_mv 2025-01-29T18:58:12Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SOUSA, Luciano Hamed Chaves Haidar. Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina. 2024. 68 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil-Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79582
identifier_str_mv SOUSA, Luciano Hamed Chaves Haidar. Sistemas urbanos de drenagem sustentável: uma abordagem entre BIM e aprendizado de máquina. 2024. 68 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil-Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
url http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79582
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron:UFC
instname_str Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron_str UFC
institution UFC
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79582/3/2024_dis_lhchsousa.pdf
http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/79582/4/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 8ed5fef1c355dbf3fdcda65a0c4f20c1
8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository.mail.fl_str_mv bu@ufc.br || repositorio@ufc.br
_version_ 1847793374192467968