Horizon obstruction computed from a digital elevation model

O objetivo deste trabalho foi avaliar a exatidão do cálculo da obstrução do horizonte, a partir de um modelo digital de elevação (MDE), em diferentes situações topográficas. O material utilizado incluiu um MDE disponível para a região da Serra Gaúcha, RS, receptores GPS, câmera digital, lente grande‑angular e os programas Idrisi, Arcview/ArcGIS e Solar Analyst. Foram adquiridas fotografias hemisféricas, e coletadas as coordenadas de 16 locais na área de estudo. As coordenadas e o MDE foram utilizados para calcular a obstrução do horizonte com uso do algoritmo Solar Analyst. Foram comparadas a fração aberta do céu calculada e a obtida pelas fotografias hemisféricas. O coeficiente de determinação foi de 0,8428, tendo-se observado superestimativa média de 5,53% da fração aberta do céu. Os erros são atribuídos principalmente à obstrução pela vegetação, que não pode ser identificada pelo MDE. A obstrução do horizonte, causada pelo relevo na Serra Gaúcha, pode ser calculada satisfatoriamente pelo Solar Analyst, a partir de um MDE interpolado de cartas topográficas na escala 1:50.000.The objective of this work was to evaluate the accuracy of the horizon obstruction calculation, from a digital elevation model (DEM), at different topographic situations. The material used included an available DEM for the Serra Gaúcha region, RS, Brazil, GPS receivers, a digital camera, wide angle lens, and Idrisi, Arcview/ArcGIS and Solar Analyst softwares. For 16 locations in the study area, hemispherical photographs were acquired and coordinates were collected. Coordinates and DEM were used to calculate the horizon obstruction using the Solar Analyst algorithm. The open sky fraction computed from the DEM and obtained by hemispherical photograph were compared. Determination coefficient was 0.8428, and an average overestimation of 5.53% of the open sky fraction was observed. Errors are mainly attributed to obstruction caused by vegetation, which cannot be identified by the DEM. The horizon obstruction caused by relief in Serra Gaúcha can be computed satisfactorily by the Solar Analyst, from a DEM interpolated from topographical charts at 1:50,000 scale

Decision trees for digital soil mapping on subtropical basaltic steeplands

Quando levantamentos de solos não estão disponíveis para atividades de planejamento de uso das terras, técnicas de mapeamento digital de solos podem ser úteis. Mapeadores de solos podem processar as informações espaciais rapidamente, auxiliando na execução de levantamentos de solos tradicionais ou prevendo a ocorrência de classes de solos na paisagem. Avaliaram-se técnicas de análise de decisão na predição da ocorrência de classes de solos em áreas de encostas basálticas no Sul do Brasil. Várias combinações de tipos de algoritmos de árvore de decisão e quantidade de elementos nos nós terminais das árvores de decisão foram testadas usando mapas de solos com a legenda original e com legenda simplificada. Em geral, o uso de árvores de decisão foi eficaz na predição de ocorrência de unidades de mapeamento de solos. Menor número de elementos no nó terminal das árvores de decisão produziu acurácias mais altas e a simplificação da legenda (agregação) reduziu a precisão das predições. O algoritmo J48 teve melhor desempenho que BF Tree, RepTree, Random Tree, e Simple Chart.When soil surveys are not available for land use planning activities, digital soil mapping techniques can be of assistance. Soil surveyors can process spatial information faster, to assist in the execution of traditional soil survey or predict the occurrence of soil classes across landscapes. Decision tree techniques were evaluated as tools for predicting the ocurrence of soil classes in basaltic steeplands in South Brazil. Several combinations of types of decicion tree algorithms and number of elements on terminal nodes of trees were compared using soil maps with both original and simplified legends. In general, decision tree analysis was useful for predicting occurrence of soil mapping units. Decision trees with fewer elements on terminal nodes yield higher accuracies, and legend simplification (aggregation) reduced the precision of predictions. Algorithm J48 had better performance than BF Tree, RepTree, Random Tree, and Simple Chart

Análise multi-critério aplicada ao mapeamento da suscetibilidade a escorregamentos

This paper presents the application of a multi-criteria analysis (MCA) tool for landslide susceptibility assessment in Porto Alegre municipality, southern Brazil. A knowledge driven approach was used, aiming to ensure an optimal use of the available information. The landslide conditioning factors considered were slope, lithology, fl ow accumulation and distance from lineaments. Standardization of these factors was done through fuzzy membership functions, and evaluation of their relative importance for landslide predisposition was supported by the analytic hierarchy process (AHP), based on local expert knowledge. Finally, factors were integrated in a GIS environment using the weighted linear combination (WLC) method. For validation, an inventory, including 107 landslide points recorded between 2007 and 2013 was used. Results indicated that 8.2% (39.40 km²) of the study area are highly and very highly susceptible to landslides. An overall accuracy of 95% was found, with an area under the receiver operating characteristic (ROC) curve of 0.960. Therefore, the resulting map can be regarded as useful for monitoring landslide-prone areas. Based on the fi ndings, it is concluded that the proposed method is eff ective for susceptibility assessment since it yielded meaningful results and does not require extensive input data.Este estudo apresenta a aplicação de uma ferramenta de análise multi-critério para mapear a suscetibilidade a escorregamentos no município de Porto Alegre, sul do Brasil. Uma abordagem guiada pelo conhecimento de especialistas foi utilizada, com o intuito de otimizar a utilização das informações disponíveis. Os fatores condicionantes dos escorregamentos considerados foram declividade, litologia, acúmulo defl uxo e distância de lineamentos. A padronização desses fatores foi realizada por meio da aplicação de funções fuzzy e a importância relativa de cada um na predisposição do terreno a escorregamentos foi estabelecida com o apoio da técnica AHP (Analytic Hierarchy Process), com base no conhecimento de especialistas locais. Por fi m, a integração dos fatores em ambiente SIG se deu por meio do método denominado Combinação Linear Ponderada (WLC). Para validar os resultados, utilizou-se um mapa inventário contendo 107 cicatrizes de escorregamentos, registradas entre 2007 e 2013. Os resultados indicam que 8,2% (39,38 km²) da área de estudo possui uma suscetibilidade alta e muito alta a escorregamentos. A validação dos resultados obteve uma exatidão geral de 95%, com uma área abaixo da curva ROC (Receiver Operating Characteristic) de 0,960. Portanto, o mapa obtido pode ser considerado útil para monitorar as áreas propensas a esses processos. Com base nos resultados, conclui-se que o método proposto é efi caz para a avaliação da suscetibilidade, uma vez que os resultados obtidos são robustos e que não foi necessária uma quantidade extensa de dados de entrada

Multicriteria analysis applied to landslide susceptibility mapping: a case study in Cascata District, Porto Alegre, RS

O objetivo deste estudo foi mapear, com o emprego de uma técnica de avaliação multicritério em ambiente SIG, a suscetibilidade a escorregamentos no bairro Cascata, Porto Alegre. As variáveis utilizadas foram: declividade, litologia, pedologia, uso do solo e cobertura vegetal. Após a padronização das variáveis, definiu-se a importância de cada uma na predisposição do terreno a escorregamentos com o apoio da técnica de avaliação multicritério AHP (Analytic Hierarchy Process). Os resultados indicam que 3,27% da área de estudo possuí alta suscetibilidade; 83,29% média; 11,98% baixa e 1,46% muito baixa. Verificou-se também que 70,12% da classe alta suscetibilidade já foi urbanizada, configurando-se em áreas prioritárias para a mitigação de riscos. Esse quadro tende a se agravar, uma vez que a expansão urbana é inevitável e contínua, e que à medida que a população cresce, ela modifica o território, potencializando a ocorrência desses desastres. Dessa forma, o mapa resultante constitui-se em subsídio importante para a tomada de decisão, possibilitando uma escolha mais racional na definição de estratégias de prevenção e intervenção do poder público. Isso demonstra que o geoprocessamento aliado a técnicas de avaliação multicritério, simplifica e torna ágil o mapeamento da suscetibilidade.This study aims to map, with the use of a multi-criteria analysis (MCA) technique in a GIS environment, the landslide susceptibility in the Cascata district, Porto Alegre, Brazil. Variables used were: slope, geology, soil, land use and vegetation cover. After the standardization of these variables, their importance for landslides predisposition was defined with the support of the multi-criteria technique AHP (Analytic Hierarchy Process). Results indicate that 3.27% of the study area has a high susceptibility; 83.29% moderate, 11.89% low and 1.46% very low. It was also found that 70.12% of the high susceptibility class has already been urbanized, and therefore, should be considered as priority for risk mitigation. This situation tends to worsen since urban sprawl is inevitable and continuous, and as the populations grow, it changes the territory, enhancing the occurrence of these disasters. Thus, the resulting map is an important tool for decision making, enabling a more rational definition of public strategies for landslides prevention and intervention. This demonstrates that GIS combined with MCA techniques simplifies and makes the susceptibility mapping faster. Keywords: landslides, GIS, susceptibility, MCA, AHP

A influência dos fatores ambientais na qualidade do vinho gaúcho

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Prediction of soil orders with high spatial resolution: response of different classifiers to sampling density

O objetivo deste trabalho foi avaliar a densidade de amostragem na acurácia de predição de ordens de solos, com alta resolução espacial, em área vitícola da Serra Gaúcha. Para isso, utilizou-se modelo digital de elevação (MDE) do terreno, base cartográfica, mapa convencional de solos e o programa Idrisi. Sete variáveis preditoras foram calculadas e lidas junto com as classes de solo, em pontos aleatoriamente distribuídos, nas densidades de 0,5, 1, 1,5, 2 e 4 pontos por hectare. Os dados foram usados para treinar uma árvore de decisão (Gini) e três redes neurais artificiais: teoria da ressonância adaptativa, fuzzy ARTMap; mapa auto‑organizável, SOM; e perceptron de múltiplas camadas, MLP. Os mapas estimados foram comparados com o mapa de solos convencional para calcular erros de omissão e de inclusão, exatidão geral, e erros de quantidade e de alocação. A árvore de decisão foi menos sensível à densidade de amostragem e apresentou maior acurácia e consistência. O SOM foi a rede neural com menor sensibilidade e maior consistência. O MLP apresentou mínimo crítico e maior inconsistência, enquanto fuzzy ARTMap apresentou maior sensibilidade e menor acurácia. Os resultados indicam que densidades de amostragem usadas em levantamentos convencionais podem servir de referência para estimar ordens de solos na Serra Gaúcha.The objective of this work was to evaluate sampling density on the prediction accuracy of soil orders, with high spatial resolution, in a viticultural zone of Serra Gaúcha, Southern Brazil. A digital elevation model (DEM), a cartographic base, a conventional soil map, and the Idrisi software were used. Seven predictor variables were calculated and read along with soil classes in randomly distributed points, with sampling densities of 0.5, 1, 1.5, 2, and 4 points per hectare. Data were used to train a decision tree (Gini) and three artificial neural networks: adaptive resonance theory, fuzzy ARTMap; self‑organizing map, SOM; and multi‑layer perceptron, MLP. Estimated maps were compared with the conventional soil map to calculate omission and commission errors, overall accuracy, and quantity and allocation disagreement. The decision tree was less sensitive to sampling density and had the highest accuracy and consistence. The SOM was the less sensitive and most consistent network. The MLP had a critical minimum and showed high inconsistency, whereas fuzzy ARTMap was more sensitive and less accurate. Results indicate that sampling densities used in conventional soil surveys can serve as a reference to predict soil orders in Serra Gaúcha

Analysis of landslide conditioning factors in Porto Alegre municipality based on historical data

O município de Porto Alegre é altamente suscetível a movimentos de massa, os quais ocasionam perdas econômicas, sociais e ambientais. Com o intuito de mitigar esses impactos e compreender melhor esses processos torna-se necessário mapear as áreas afetadas pelos mesmos, uma vez que movimentos de massa recentes podem sugerir futuros padrões de instabilidade. Nesse sentido, este estudo teve por objetivo elaborar um inventário de movimentos de massa e analisar os fatores que contribuem para a sua ocorrência no município de Porto Alegre, Rio Grande do Sul. Para tanto, foram consultados relatórios de vistoria do Programa de Áreas de Risco (PAR) de Porto Alegre, de 2007 a 2013. Posterior mente, analisou-se a distribuição espacial e temporal desses registros, bem como a sua relação com os principais fatores condicionantes, por meio da aplicação de técnicas de geoprocessamento. Ao total, foram registradas 132 ocorrências de movimentos de massa, das quais 114 correspondem a escorregamentos e 18 a quedas de blocos. Além disso, mapearam-se 84 locais com predisposição à ocorrência de escorregamentos e 31 à quedas de blocos. No caso dos escorregamentos, os fatores condicionantes mais relevantes na área de estudo foram declividade, geologia e distância de lineamentos. Além disso, a ação antrópica foi o principal agente defl agrador. O inventário elaborado permite indicar os locais onde é necessário realizar mapeamentos detalhados, como por exemplo, análises de suscetibilidade e risco, constituindo num subsidio importante para tomadores de decisão.Porto Alegre municipality is highly susceptible to mass movements, which cause economic, social and environmental losses. In order to mitigate these impacts and better understand these processes, it is necessary to map the areas affected by them, since recent mass movements may indicate future patterns of instability. In this sense, this study aimed to analyze the factors that contribute to mass movements occurrence by preparing an inventory map of these events in Porto Alegre municipality, Rio Grande do Sul. For this, survey reports elaborated by the Porto Alegre Risk Areas Program (PAR) between 2007 and 2013 were consulted. Subsequently, we analyzed the spatial and temporal distribution of these records, as well as their relationship with the main conditioning factors, through geoprocessing techniques. In total, 132 occurrences were mapped, of which 114 correspond to landslides and 18 to rock falls. In addition, 84 sites with predisposition to landslide occurrence and 31 to rock falls were mapped. For landslides, the most significant conditioning factors were slope, geology and distance to lineaments. Moreover, anthropic activity was the main triggering factor. The inventory elaborated allows indicating places where detailed mappings, such as susceptibility and risk analysis, are required, constituting an important tool for decision makers

Temporal trends of vegetation indices on Pampa grasslands in Brazil and Uruguay

O objetivo deste trabalho foi avaliar a redução do vigor vegetativo da cobertura vegetal do Pampa do Brasil e do Uruguai, por meio da identificação de tendências negativas em séries temporais de imagens. Utilizaram-se séries temporais de imagens de NDVI/EVI do sensor Modis, de 2000 a 2011; imagens de índices de umidade do solo do “climate forecast system reanalysis”; e dados de precipitação pluvial de estações meteorológicas. O estudo quantificou tendências lineares e não lineares nas séries de NDVI e EVI, em áreas de campos. Na tendência monotônica de Mann-Kendall, a 5% de probabilidade, 81,9% da área total estudada foi significativa com o NDVI, e 74,8%, com o EVI; no entanto, o EVI apresentou contraste superior na estimativa dos parâmetros. Os resultados mostraram maior sinal negativo a oeste, com valores médios de R2>0,15, r0.15, r<-0.3, and τ<-0.15 in the tendency of the vegetation indices; and decreasing tendency for NDVI, EVI, and rainfall, with lower mean soil moisture values. The negative trend of the vegetation indices, related to the combination of drought occurrence in surface soils with excessive grazing, indicates changes in the pattern of Pampa vegetation cover, with reduction in vegetative vigor

Analysis of the effectiveness of whitening dentifrices and their effects on the dental surface : an in vitro study

O clareamento dos dentes pode ser realizado de várias maneiras, em consultório, no âmbito caseiro ou com a utilização de produtos OTC (Over-the-Counter). Dentre esses produtos, existem os dentifrícios clareadores que prometem clarear e prevenir o manchamento dentário. Objetivos: (1) Investigar o potencial clareador e abrasivo de diferentes dentifrícios no esmalte; e (2) avaliar o efeito do dentifrício Oral-B 3D White Perfection® (Oral-B) na prevenção do escurecimento. Materiais e Métodos: Amostras de esmalte bovino foram pigmentadas e escovadas por 14 dias com água (controle negativo) ou com diferentes produtos: Colgate Total 12® (controle), Oral-B, Sensodyne Branqueador Extra Fresh® (Sensodyne) ou Colgate Luminous White Advanced® (Colgate). Oral-B foi testado antes e após pigmentação. As amostras foram avaliadas quanto à cor (espectrofotômetro) e rugosidade superficial (rugosímetro). Para cálculo de alteração de cor (ΔDE00) se utilizou o sistema CIEDE2000. Os dados foram analisados com os testes Kruskal-Wallis, SNK e Mann-Whitney (α=5%). Resultados: O controle negativo apresentou a menor ΔE00 (p<0,05) e o grupo tratado com Sensodyne resultou nos maiores valores (p<0,05). Quanto à rugosidade superficial, não houve diferença significativa entre os grupos avaliados. O dentifrício Oral-B demonstrou efeito protetivo ao manchamento, resultando em menor alteração de cor (p=0,002). Conclusão: Somente o dentifrício Sensodyne apresentou potencial clareador maior que o dentifrício convencional. A escovação prévia com Oral-B reduziu o manchamento dental, embora não tenha prevenido este totalmente de acontecer. Não foram observadas alterações significativas na rugosidade dos dentes após aplicação dos tratamentos, quando comparado ao controle.Tooth whitening can be performed at the dental office, at-home or upon the use of OTC (Over-the-Counter) products. Among the latter, there are whitening toothpastes that promise to bleach and to prevent tooth staining. Objectives: (1) To investigate the bleaching and abrasive potential of different whitening dentifrices to enamel; and (2) to evaluate the effect of Oral-B 3D White Perfection® (Oral-B) toothpaste in preventing staining. Materials and Methods: Bovine enamel samples were stained and brushed for 14 days with water (negative control) or with different products: Colgate Total 12® (control), Oral-B, Sensodyne Branqueador Extra Fresh® (Sensodyne), and Colgate Luminous White Advanced® (Colgate). Oral-B was also tested before and after staining. The samples were tested by their color (spectrophotometer) and surface roughness (profilometer). Color change (ΔDE00) was calculated using the CIEDE2000 color system. The data were analyzed using Kruskal-Wallis, SNK, and Mann-Whitney tests (α=5%). Results: The negative control showed the lowest ΔE00 (p<0.05), whereas the group treated with Sensodyne resulted in the greatest color change (p<0.05). For surface roughness, there was not any significant difference among the groups. The Oral-B toothpaste showed a protective effect against staining, resulting in the lowest color change (p=0,002). Conclusion: Only Sensodyne toothpaste showed higher whitening potential than the conventional toothpaste. By using Oral-B prior staining reduced significantly the intensity of staining, although without the complete prevention of this event. Significant differences were not observed after treatment concerning roughness in comparison to the control