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Título: Mapeamento de solos com ênfase em análises multiescalares para aplicação na agricultura familiar
metadata.dc.creator: ARAÚJO, Cauan Ferreira
Palavras-chave: mapeamento digital - solos;geomorfometria;pedometria;escala
Data do documento: 2022
Editor: Universidade Federal do Oeste do Pará
Citação: ARAÚJO, Cauan Ferreira. Mapeamento de solos com ênfase em análises multiescalares para aplicação na agricultura familiar. Orientador: Troy Patrick Beldini. Coorientador: Raimundo Cosme de Oliveira Jr. 2022. 85 f. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) - Programa de Pós-graduação em Sociedade, Natureza e Desenvolvimento, Universidade Federal do Oeste do Pará, Santarém, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufopa.edu.br/jspui/handle/123456789/1005
Abstract: Soil information is essential for the sustainable intensification of family production systems, and it is recommended that soil classes be mapped down to the subgroup level, in addition to the mapping of textural classes. In the Amazon context, soil information needs to be on a scale compatible with small rural properties, despite the large extension of the region, so that it can be useful for family farmers and technical assistance. To this end, it is necessary to adopt multiscale strategies for digital soil mapping. In the present study, the mapping of textural classes was performed on a scale of 1:25,000 and the mapping of soil classes on a scale of 1:100,000. On the other hand, the multiscale influence of topography on soil distribution has a complex pattern that is related to the overlapping of pedological processes that occurred at different times and driving forces that are correlated with different scales. In this sense, we tested the hypothesis that generalized geomorphometric covariates at multiple scales can improve the accuracy of pedometric modeling. In the mapping of textural classes, the Random Forest algorithm was applied in a multiscale geomorphometric database to predict the granulometric percentages on the soil surface. The generalized covariates improved the accuracy of the textural classification, with the Kappa Index increasing from 0.43 to 0.62. In the mapping of soil classes, fuzzy set models were applied using generalized covariates to define preferential environments for the occurrence of the pedogenetic processes of gleization, elutriation and clay translocation, as opposed to the wide spatio-temporal distribution of the ferralization process. Fuzzy membership rules and covariate scales were defined for each of the processes, considering the soil knowledge obtained from soil surveys in transects. The generalized covariates improved the accuracy of the mapping, with the Kappa Index going from 0.4 to 0.69. The results demonstrate that knowledge-based models that observe the multiscale influence of topography on soil formation processes can improve the prediction of soil classes in intermediate-level soil surveys. Therefore, it is concluded that the use of generalized geomorphometric covariates in multiple scales results in greater accuracy of the models, being a flexible method for use both in machine learning approaches and in modeling based on the pedologist's knowledge. Still, from the geomorphometric point of view, it is necessary to test generalization methods, focusing on the preservation of features relevant to the soil-landscape relationship.
Resumo: A informação sobre os solos é fundamental para a intensificação sustentável dos sistemas produtivos familiares, sendo recomendável o mapeamento de classes de solos até o nível dos subgrupos, além do mapeamento das classes texturais. No contexto amazônico, as informações dos solos necessitam estar em escala compatível com pequenas propriedades rurais, apesar da grande extensão da região, para que possam ser úteis para agricultores familiares e empresas de assistência técnica e extensão rural. Para tal, faz-se necessário a adoção de estratégias multiescalares para o mapeamento digital de solos. No presente estudo, o mapeamento de classes texturais foi realizado na escala 1:25.000 e o mapeamento de classes de solo na escala 1:100.000. Por outro lado, a influência multiescalar da topografia na distribuição do solo tem um padrão complexo que está relacionado à sobreposição de processos pedológicos que ocorreram em diferentes épocas e forças motrizes que estão correlacionadas com diversas escalas. Nesse sentido, testou-se a hipótese de que covariáveis geomorfométricas generalizadas em múltiplas escalas podem melhorar a acurácia da modelagem pedométrica. No mapeamento de classes texturais, aplicou-se o algoritmo Random Forest a um banco de dados geomorfométrico multiescalar para prever os percentuais granulométricos na superfície do solo. As covariáveis generalizadas melhoraram a acurácia da classificação textural, com o Índice Kappa passando de 0,43 para 0,62. No mapeamento de classes de solo, modelos de conjuntos fuzzy foram aplicados usando covariáveis generalizadas para a definição de ambientes preferenciais para a ocorrência dos processos pedogenéticos de gleização, elutriação e translocação de argila, em oposição à ampla distribuição espaço-temporal do processo de ferralização. As regras de pertinência fuzzy e as escalas das covariáveis foram definidas para cada um dos processos, considerando o conhecimento pedológico obtido a partir de levantamentos de solo em transectos. As covariáveis generalizadas melhoraram a acurácia do mapeamento, com o Índice Kappa passando de 0,4 para 0,69. Os resultados demonstram que modelos baseados em conhecimento que observam a influência multiescalar da topografia nos processos de formação do solo podem melhorar a previsão de classes de solos em levantamentos de solo de nível intermediário. Logo, conclui-se que o uso de covariáveis geomorfométricas generalizadas em múltiplas escalas resultam em maior acurácia aos modelos, sendo um método flexível para utilização tanto em abordagens de aprendizagem de máquina quanto em modelagem baseada no conhecimento do pedólogo. Ainda, do ponto de vista geomorfométrico, faz-se necessário o teste de métodos de generalização, com foco na preservação de feições relevantes para a relação solo-paisagem.
URI: https://repositorio.ufopa.edu.br/jspui/handle/123456789/1005
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