Mapeamento de uso da terra e cobertura vegetal do bioma caatinga do Rio Grande do Norte: estratégia baseada em aprendizado de máquina e computação em nuvem

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Silva, Alibia Deysi Guedes da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
BR
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA - CERES
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63725
Resumo: Landscape transformations resulting from the replacement of native forests by human activities have generated significant impacts on natural areas. Mapping land use and cover is essential to support territorial planning, since changes in Caatinga vegetation in semi-arid environments are associated with rainfall variability and anthropogenic action. In view of this, this research aimed to map land use and land cover in the Caatinga biome in the state of Rio Grande do Norte for the year 2023, using the Random Forest algorithm and cloud computing. In addition, we sought to analyze the relevance of environmental variables, especially climatic components, in the spatial behavior of vegetation patterns. The methodological approach involved two main stages: spatial prediction of precipitation and supervised classification, both using machine learning algorithms. The LANDSAT-8 image collection was processed using the Google Earth Engine (GEE) platform. The modeling used environmental variables such as estimated precipitation, surface temperature, morphometric parameters and biophysical indices. The Feature Importance feature was used to identify the relevance of the 153 covariates. The results revealed an overall average accuracy corresponding to 83% of the real data. The spatialization of forest vegetation classes and water bodies was largely consistent. Imprecisions were detected between Urban Areas and Other Uses, and between Savannah Vegetation, Agriculture and Pasture. The most important variables were spatial position, altitude and climate. The NIR and SWIR bands showed a strong influence, as did the NDTI vegetation index, transformed bands and fraction images. However, the NDVI, GNDVI, EVI and SAVI indices were of low relevance. This research explored advanced satellite data processing and analysis techniques in order to obtain a classification model with good accuracy and high reliability for spatializing the biophysical heterogeneity of the Caatinga. The approach was successful, resulting in positive statistical evaluations and satisfactory spatialization of the 12 grouped classes.
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spelling Mapeamento de uso da terra e cobertura vegetal do bioma caatinga do Rio Grande do Norte: estratégia baseada em aprendizado de máquina e computação em nuvemSemiáridoClassificaçãoGoogle Earth EngineRandom ForestCIENCIAS HUMANAS::GEOGRAFIALandscape transformations resulting from the replacement of native forests by human activities have generated significant impacts on natural areas. Mapping land use and cover is essential to support territorial planning, since changes in Caatinga vegetation in semi-arid environments are associated with rainfall variability and anthropogenic action. In view of this, this research aimed to map land use and land cover in the Caatinga biome in the state of Rio Grande do Norte for the year 2023, using the Random Forest algorithm and cloud computing. In addition, we sought to analyze the relevance of environmental variables, especially climatic components, in the spatial behavior of vegetation patterns. The methodological approach involved two main stages: spatial prediction of precipitation and supervised classification, both using machine learning algorithms. The LANDSAT-8 image collection was processed using the Google Earth Engine (GEE) platform. The modeling used environmental variables such as estimated precipitation, surface temperature, morphometric parameters and biophysical indices. The Feature Importance feature was used to identify the relevance of the 153 covariates. The results revealed an overall average accuracy corresponding to 83% of the real data. The spatialization of forest vegetation classes and water bodies was largely consistent. Imprecisions were detected between Urban Areas and Other Uses, and between Savannah Vegetation, Agriculture and Pasture. The most important variables were spatial position, altitude and climate. The NIR and SWIR bands showed a strong influence, as did the NDTI vegetation index, transformed bands and fraction images. However, the NDVI, GNDVI, EVI and SAVI indices were of low relevance. This research explored advanced satellite data processing and analysis techniques in order to obtain a classification model with good accuracy and high reliability for spatializing the biophysical heterogeneity of the Caatinga. The approach was successful, resulting in positive statistical evaluations and satisfactory spatialization of the 12 grouped classes.As transformações na paisagem decorrentes da substituição de florestas nativas pelas atividades humanas têm gerado impactos significativos em áreas naturais. O mapeamento de uso e cobertura da terra torna-se essencial para subsidiar o planejamento territorial, visto que as alterações na vegetação de Caatinga em ambientes semiáridos estão associadas à variabilidade pluviométrica e à ação antrópica. Diante disso, esta pesquisa objetivou mapear o uso e a cobertura da terra no bioma Caatinga do estado do Rio Grande do Norte, para o ano de 2023, por meio da aplicação do algoritmo Random Forest e computação em nuvem. Além disso, procurou-se analisar a relevância de variáveis ambientais, principalmente os componentes climáticos, no comportamento espacial dos padrões de vegetação. A abordagem metodológica envolveu duas etapas principais: predição espacial da precipitação e classificação supervisionada, ambas utilizando algoritmo de machine learning. O processamento da coleção de imagens do LANDSAT-8 foi realizado na plataforma Google Earth Engine (GEE). A modelagem utilizou variáveis ambientais, como a precipitação estimada, temperatura de superfície, parâmetros morfométricos e índices biofísicos. O recurso Feature Importance foi empregado para identificar a relevância das 153 covariáveis. Os resultados revelaram a média de acurácia geral que corresponde a 83% dos dados reais. A espacialização das classes de vegetação florestal e corpos hídricos foi amplamente consistente. Imprecisões foram detectadas entre Áreas Urbanas e Outros Usos, e entre Vegetação Savânica, Agricultura e Pastagem. Destacaram-se como variáveis de maior importância a posição espacial, a altitude e o clima. As bandas NIR e SWIR demonstraram forte influência, assim como o índice de vegetação NDTI, bandas transformadas e imagens-fração. No entanto, os índices NDVI, GNDVI, EVI e SAVI obtiveram baixa relevância. Esta pesquisa explorou técnicas avançadas de processamento e análises de dados satelitais, a fim de obter um modelo de classificação com boa acurácia e alta confiabilidade para espacializar a heterogeneidade biofísica da Caatinga. A abordagem executada logrou êxitos, resultando em avaliações estatísticas positivas e espacialização das 12 classes agrupadas de maneira satisfatória.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBRUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA - CERESSouza, Sara Fernandes Flor dehttps://orcid.org/0000-0001-6829-3434http://lattes.cnpq.br/7346477694410909Lucena, Rebecca LunaReis, João SantiagoSilva, Betânia Queiroz daDomingues, Getúlio FonsecaRocha, Washington de Jesus Sant'anna da FrançaSilva, Alibia Deysi Guedes da2025-05-28T22:27:50Z2025-05-28T22:27:50Z2025-02-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, Alibia Deysi Guedes da. Mapeamento de uso da terra e cobertura vegetal do bioma caatinga do Rio Grande do Norte: estratégia baseada em aprendizado de máquina e computação em nuvem. Orientadora: Dra. Sara Fernandes Flor de Souza. 2025. 156f. Dissertação (Mestrado em Geografia - Ceres) - Centro de Ensino Superior do Seridó, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63725info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2025-05-28T22:27:50Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/63725Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2025-05-28T22:27:50Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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