Dinâmica da erosão linear em áreas urbanas: Influência das mudanças de cobertura do solo nas áreas de contribuição hídrica utilizando algoritmo de classificação interpretável

dc.contributor.advisor-co1Quiroz-Londoño, Orlando Mauricio
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2817-9570
dc.contributor.advisor1Di Lollo, José Augusto
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/8987677644041247
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-6703-5377
dc.contributor.authorOlivatto, Tatiane Ferreira
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/9393161489259379
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-5770-7088
dc.contributor.refereeGarcia, Rafael de Paula
dc.contributor.refereeBourscheidt, Vandoir
dc.contributor.refereeMolina Junior, Vitor Eduardo
dc.contributor.refereeSilva, Fabio Leandro da
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/8090262178406810
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/8224261649535795
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/1475046998981140
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/1361871720774916
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-1839-1842
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-5419-323X
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-6205-961X
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-6002-9030
dc.date.accessioned2026-02-18T18:47:12Z
dc.date.issued2025-11-19
dc.description.abstractLinear erosive processes result from various natural factors but are accelerated by anthropogenic factors, such as land use changes. The spatial modeling of erosive processes is widely used in rural contexts to predict losses and prevent damages, and in urban contexts to support territorial planning and management. Currently, the most widespread modeling techniques focus on rural areas, primarily addressing sheet erosion. Studies encompassing urban and peri-urban areas, with a focus on linear erosion, are scarce. In both cases, when incorporated into studies, the land use and land cover factor often fails to consider temporal dynamics of change and is analyzed without accounting for the contributing area to the phenomenon. Acknowledging this gap, the main objective of this thesis was to investigate the effect of land cover transitions within the hydrological contributing area on the triggering of linear erosion in urban and peri-urban areas. To achieve this aim, the research was structured into three articles. Laying the groundwork for this thesis's hypothesis, the first article demonstrated that the variability of the phenomenon is predominantly explained by anthropogenic variables (land use and land cover), which had a greater impact than natural factors. Through a literature review, the second article identified that the sampling of negative instances and the delimitation of their areas of influence emerge as critical methodological aspects for the robustness of machine learning models applied to the analysis of erosive processes. The third article investigated the patterns of land cover change with the greatest influence on the occurrence of erosion. For this purpose, a comparative analysis was conducted, incorporating land use transitions over a twenty-year interval (1990-2010) and adopting two distinct spatial approaches: (i) a 100 m buffer and (ii) the hydrological contributing area of each feature. Decision tree models revealed that the most important transitions for classification were those related to agricultural uses that remained stable or converted to non-vegetated areas. The comparison between approaches demonstrated that the hydrological contributing area was more effective in identifying positive cases of erosion, with the "preserved forest areas" variable being the most relevant in its model. However, the buffer strategy provided a better overall predictive balance between the classes. In summary, the results have the potential to aid in the understanding and prediction of linear erosive processes in urban areas, contributing to the technical-scientific field and to society as a whole by assisting in the prevention of environmental, social, and economic damages.eng
dc.description.resumoOs processos erosivos lineares ocorrem em função de diversos fatores naturais, porém, são acelerados por fatores antrópicos, como as mudanças de uso do solo. A modelagem espacial de processos erosivos é amplamente utilizada no contexto rural para prever perdas e prevenir prejuízos e, no contexto urbano, para embasar o planejamento e gestão do território. Atualmente, as técnicas de modelagem mais difundidas focam em áreas rurais, contemplando principalmente processos erosivos laminares. Os estudos contemplando áreas urbanas e periurbanas, com foco nas erosões lineares, são escassos. Em ambos os casos, o fator de uso e cobertura do solo, quando incorporado aos estudos, não considera dinâmicas temporais de mudanças e é analisado sem considerar a área de contribuição para o fenômeno. Reconhecendo esta lacuna, o objetivo principal da presente tese foi investigar o efeito das transições de cobertura da área de contribuição hídrica no desencadeamento de erosões lineares em áreas urbanas e periurbanas. Para atingir este fim, a pesquisa foi estruturada em três artigos. Fundamentando a hipótese desta tese, o primeiro artigo demonstrou que a variabilidade do fenômeno é predominantemente explicada por variáveis antrópicas (uso e cobertura do solo), as quais tiveram um impacto superior ao de fatores naturais. Por meio de uma revisão de literatura, o segundo artigo identificou que a amostragem de instâncias negativas e a delimitação de suas áreas de influência emergem como aspectos metodológicos críticos para a robustez de modelos de aprendizado de máquina aplicados à análise de processos erosivos. O terceiro artigo investigou os padrões de mudança na cobertura do solo com maior influência na ocorrência de erosão. Para isso, foi realizada uma análise comparativa que incorporou transições de uso do solo em um intervalo de vinte anos (1990-2010), adotando duas abordagens espaciais distintas: (i) um buffer de 100 m e (ii) a área de contribuição hídrica de cada feição. Os modelos de árvore de decisão revelaram que as transições mais importantes para a classificação foram aquelas relacionadas a usos agropecuários que se mantiveram estáveis ou se converteram em áreas não vegetadas. A comparação entre as abordagens demonstrou que a área de contribuição hídrica foi mais eficaz na identificação de casos positivos de erosão, sendo a variável de áreas de floresta preservada a mais relevante em seu modelo. Contudo, a estratégia do buffer proporcionou um melhor equilíbrio preditivo geral entre as classes. De forma geral, os resultados têm potencial de auxiliar no entendimento e predição de processos erosivos lineares em áreas urbanas, contribuindo no meio técnico-científico e para a sociedade como um todo no sentido de auxiliar na prevenção de danos ambientais, sociais e econômicos.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.658530/2021-00
dc.identifier.citationOLIVATTO, Tatiane Ferreira. Dinâmica da erosão linear em áreas urbanas: Influência das mudanças de cobertura do solo nas áreas de contribuição hídrica utilizando algoritmo de classificação interpretável. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Urbana) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23645.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23645
dc.language.isopor
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Urbana - PPGEU
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectProcessos erosivos
dc.subjectUso e cobertura do solo
dc.subjectAprendizado de máquina
dc.subjectÁrvore de decisão
dc.subjectCART
dc.subjectErosive processeseng
dc.subjectLand use and land covereng
dc.subjectMachine learningeng
dc.subjectDecision treeeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA
dc.subject.cnpqENGENHARIAS
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::BANCO DE DADOS
dc.subject.cnpqCIENCIAS SOCIAIS APLICADAS::PLANEJAMENTO URBANO E REGIONAL
dc.subject.ods11. Cidades e Comunidades Sustentáveis
dc.subject.ods13. Ação contra a Mudança Global do Clima
dc.subject.ods6. Água Potável e Saneamento
dc.subject.ods15. Vida Terrestre
dc.titleDinâmica da erosão linear em áreas urbanas: Influência das mudanças de cobertura do solo nas áreas de contribuição hídrica utilizando algoritmo de classificação interpretável
dc.title.alternativeDynamics of linear erosion in urban areas: Influence of land cover changes in contributing areas using an interpretable classification algorithmeng
dc.typeTese

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