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dc.contributor.authorJesus, Silvia Cristina de
dc.date.accessioned2023-04-26T18:00:14Z
dc.date.available2023-04-26T18:00:14Z
dc.date.issued2023-02-27
dc.identifier.citationJESUS, Silvia Cristina de. Aprendizado de máquina para a conservação da biodiversidade: adequabilidade de habitat nas unidades de conservação do estado de São Paulo. 2023. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17877.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17877
dc.description.abstractHabitat Suitability Models (HSMs) are statistical models that relate the location of species and environmental variables that restrict their distribution. They can be developed by Machine Learning algorithms, aiming to discover patterns in the data from training and testing in sample points of species occurrence. The general objective of this research is to evaluate Habitat Suitability (HS) in state and federal Conservation Units in São Paulo State based HSMs, as a way of measuring the potential of these protected areas for the maintenance of mammalian species. The hypothesis of this research is that the most restrictive categories of Conservation Units present environmental characteristics more favorable to the occurrence of terrestrial mammals. The models used as predictor variables: Precipitation, Temperature, Artificial Nightlights, Altitude, Terrain Slope and Land Use Land Cover. Data on the occurrence of mammalian species were extracted from GBIF - Global Biodiversity Information Facility. To generate Pseudo-absence points, the OC-SVM classification was performed based on the Presence points; the non-presence area was used as a background to randomly generate the Pseudo-absence points. Then the Presence and Pseudo-Absence points were used for training and testing the Decision Tree, Random Forest, KNN, SVR, XGBoost and LightGBM regression models. Results showed that tree-based Machine Learning methods (Random Forest and Decision Tree) performed better than distance-based methods (KNN) and margin-maximizing methods (SVR). The modeling of ecological processes seems to be better adjusted to the separation of groups with successive divisions than to the attempt to discriminate these groups in an attribute space. The predictor variables that were most important in the modeling were Minimum Temperature, Artificial Nightlights and Precipitation (numerical variables) and Mosaic of Agriculture and Pasture and Forest Formation (categorical variables). In São Paulo State, Environmental Protection Areas (EPAs), as they are a category with less restrictions on land use, have an mean HS similar to areas not protected by Conservation Units. The other Sustainable Use Conservation Units, although they have some degree of anthropism, have a good mean HS for mastofauna; Integral Protection Conservation Units presents the highest mean HS. The models indicate three main areas in São Paulo State with high AdH: 1) Northwest of the state, where the landscapes are strongly marked by agriculture; 2) Northeast of the state, where sugarcane production is dominant, but where there are still remnants of Cerrado not protected by Conservation Units; and 3) geomorphological domain of the Southern Coastal where there is a overlapping of Conservation Units. The occurrence of the species signals but does not define the habitat suitability. Agricultural (and even urban) ecosystems can be used for the transit of individuals or populations of mammals that, eventually, can be observed in these places. However, these ecosystems are not enough to supply all the resources for the maintenance of wild life, in terms of food, safety and thermal comfort, especially in the case of specialist species. The use of agricultural landscapes is due to the high forest fragmentation that suppressed the original habitat of mastofauna in the São Paulo state.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectModelos de adequabilidade de habitatpor
dc.subjectGestão da paisagempor
dc.subjectUnidades de conservaçãopor
dc.subjectAprendizado de máquinapor
dc.subjectÁreas protegidaspor
dc.subjectMamíferospor
dc.subjectHabitat suitability modelseng
dc.subjectLandscape managementeng
dc.subjectConservation unitseng
dc.subjectProtected areaseng
dc.subjectMachine learningeng
dc.subjectMammalseng
dc.titleAprendizado de máquina para a conservação da biodiversidade: adequabilidade de habitat nas unidades de conservação do estado de São Paulopor
dc.title.alternativeMachine Learning for biodiversity: habitat suitability in conservation units in São Paulo State, Brazileng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Catojo, Adriana Maria Zalla
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0457228570488149por
dc.description.resumoModelos de Adequabilidade de Habitat (MAH) são modelos estatísticos que relacionam a localização de espécies e variáveis ambientais que restringem a distribuição destas espécies. Podem ser desenvolvidos por algoritmos de Aprendizado de Máquina, visando descobrir padrões nos dados a partir do treinamento e teste em pontos amostrais de presença da espécie. O objetivo geral desta pesquisa é avaliar a Adequabilidade de Habitat (AdH) nas Unidades de Conservação estaduais e federais no estado de São Paulo com base nos Modelos de Adequabilidade de Habitat, como uma forma de medir o potencial dessas áreas protegidas para a manutenção de espécies de mamíferos. A hipótese desta pesquisa é que as categorias mais restritivas de UCs apresentam características ambientais mais favoráveis à ocorrência de mamíferos terrestres. Os modelos usaram como variáveis preditoras: Precipitação, Temperatura, Luzes Noturnas Artificiais, Altitude, Inclinação do Terreno e Uso e Cobertura da Terra. Os dados sobre a ocorrência de espécies de mamíferos foram extraídos do GBIF - Global Biodiversity Information Facility. Para gerar pontos de Pseudo-ausência, foi feita a classificação OC-SVM a partir dos pontos de Presença; a área de não-presença foi usada como pano de fundo para gerar aleatoriamente os pontos de Pseudo-ausência. Então os pontos de Presença e de Pseudo-ausência foram usados para o treinamento e teste dos modelos regressão Árvore de Decisão, Floresta Aleatória, KNN, SVR, XGBoost e LightGBM. Os resultados mostraram que os métodos de Aprendizado de Máquina baseados em árvore (Floresta Aleatória e Árvore de Decisão) tiveram melhor desempenho do que os métodos baseados em distâncias (KNN) e métodos de maximização de margens (SVR). A modelagem de processos ecológicos parece ajustar-se melhor à separação de grupos com divisões sucessivas do que à tentativa de discriminar estes grupos em um espaço de atributos. As variáveis preditoras que tiveram maior importância na modelagem foram Temperatura Mínima, Luzes Noturnas Artificiais e Precipitação (variáveis numéricas) e Mosaico de Agricultura e Pastagem e Formação Florestal (variáveis categóricas). No Estado de São Paulo, as Áreas de Proteção Ambiental (APAs), por serem uma categoria com menos restrições de uso do solo, têm AdH média similares às de áreas não protegidas por Unidades de Conservação. As demais UCs de Uso Sustentável, embora tenham algum grau de antropismo, têm boa AdH média para a mastofauna; as UCs de Proteção Integral são as unidades com melhor AdH. Os modelos apontam três principais áreas no Estado de São Paulo com alta AdH: 1) Noroeste do estado, onde as paisagens são fortemente marcadas pelas agricultura; 2) Nordeste do estado, onde a produção de cana-de-açúcar é dominante, mas onde ainda há remanescentes de Cerrado não protegidos por UCs; e 3) domínio geomorfológico da Província Costeira Sul do Estado, onde há justaposição de UCs de diferentes categorias. A ocorrência da espécie sinaliza mas não define a Adequabilidade do Habitat. Ecossistemas agrícolas (e até mesmo urbanos) podem ser usados para o trânsito de indivíduos ou populações de mamíferos que, eventualmente, podem ser observados nesses locais. Contudo, esses ecossistemas não são suficientes para suprir todos os recursos para manutenção da vida silvestre, em termos de alimentação, segurança e conforto térmico, principalmente no caso de espécies especialistas. Esse uso de paisagens agrícolas é decorrente da alta fragmentação florestal que suprimiu o habitat original da mastofauna no estado de São Paulo.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Ambientais - PPGCAmpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2755740480901462por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0003-0320-0000por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6992-6819por


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