UAV-based doline mapping in Brazilian karst. A cave heritage protection reconnaissance

Abstract Dolines are depressions in the soluble ground that indicates the degree of karstification. They may also act as connection points (vulnerability spots) between the surface and underground for the transmission of runoff, sediments, and pollutants. The delineation of these spots (dolines) is a crucial step in environmental management through land use planning to protect the karst underground, which is rich in flora and fauna. This requirement can benefit from a cost-effective, accessible, and non-invasion high-resolution investigation generating digital elevation models (DEMs) from unmanned aerial vehicle (UAV) imagery and automated object detection techniques. This study examines the capabilities of UAV-based DEM in detecting dolines across 50 km2 in the environmentally protected area of river Vermelho (APANRV – Área de Proteção Ambiental das Nascentes do Rio Vermelho). Initially, an automatic objects (doline and no-doline) detection algorithm was applied to the DEM, followed by a visual inspection to differentiate doline from possible dolines in orthomosaic photos, topographic profiles, and shaded UAV-based relief (digital terrain model; DTM and DSM). For the redundancy checking, a cluster analysis with four tests was conducted. The objects generated from the best clusters and morphological analysis were gathered in the same base for visual inspection. Out of a total of 933 objects identified, 41% were obtained from the DSM base, 25% from the perimeter-to-area ratio, and 34% through convergence between the two-analyses. Subsequently, the resulting doline typologies are discussed in reference to their proximity to hydrogeological features and their impacts on underground vulnerability. The findings aligned with the previous research as dolines were highly concentrated near sites where carbonates come in contact with siliciclastic sediments

Sensoriamento remoto multifonte aplicado na detecção do fitoplâncton em águas interiores

Blooms of phytoplankton can be a risk to human health and aquatic biota, so the adoption of monitoring methods of phytoplankton and mechanisms for preventing its occurrence are needed. Thus, traditional monitoring methods could be more effective if complemented by approaches using the optical properties of phytoplankton pigments by means of Remote Sensing. In order to evaluate the potential of multi-scale remote sensing for detection of the phytoplankton activity, a study area was selected in Nova Avanhandava reservoir, located in the Tiete River, SP. For this analysis, hyperspectral field data and multispectral images of low and medium spatial resolution (Modis and RapidEye) were acquired and were related to indicator limnological variables of phytoplankton behavior; chlorophyll a and phycocyanin. The results show that a specific spectral band of RapidEye system (690-730 nm) allowed detect chlorophyll a and to evaluate the phytoplankton biomass, however hyperspectral data are needed to detect the phycocyanin pigment, indicative of cyanobacteria.Florações de fitoplanctôn podem constituir em riscos à saúde humana e biota aquática, sendo necessários o monitoramento da comunidade fitoplanctônica e a adoção de mecanismos visando à prevenção de sua ocorrência. Neste contexto métodos tradicionais de monitoramento podem ser mais efetivos se complementados por abordagens que utilizam as propriedades ópticas dos pigmentos fitoplanctônicos por meio do Sensoriamento Remoto. Com o objetivo de avaliar o potencial de dados espectrais multifonte na detecção remota do fitoplâncton, foi selecionada uma área de estudo no reservatório de Nova Avanhandava, SP, caracterizada por intensa atividade agrícola no seu entorno. Para esta análise foram adquiridos dados hiperespectrais em campo e imagens multiespectrais Modis e RapidEye, os quais foram relacionados a variáveis limnológicas indicadoras do comportamento fitoplanctônico; clorofila a e ficocianina. Os resultados mostram que imagens multiespectrais permitem uma avaliação da biomassa fitoplanctônica pela clorofila a; contudo, para ficocianina, pigmento fitoplanctônico diagnóstico da presença de cianobactérias, dados mais refinados são necessários, tais como os hiperespectrais

Delineamento Amostral No Monitoramento De Reservatório De Uso Múltiplo Utilizando Reflectância Acumulada Em Imagens Landsat 8

O uso do sensoriamento remoto para estudos em ambientes aquáticos tem se mostrado de grande valia para diversas aplicações. Uma das aplicações é a determinação da localização de coleta de amostras de campo, uma vez que as imagens de satélite apresentam atributos capazes de avaliar a variabilidade espectral da superfície da água considerando uma área extensa. Desse modo, este trabalho propôs definir um método de seleção de elementos amostrais no Lago Paranoá, localizado em Brasília-DF no Brasil, baseada na variabilidade de imagens no espectro do visível e infravermelho oriundos do sensor Landsat-8/OLI. O trabalho foi pautado na seleção de imagens em períodos sazonais distintos, as quais foram somadas, compondo um único produto denominado reflectância acumulada. Posteriormente foi aplicado um método de classificação não supervisionada que discriminou 5 classes com características distintas. Como resultado foram obtidos 16 pontos que garantiram a realização de trabalhos de campo para obtenção de variáveis limnológicas em locais que apresentam variações na qualidade da água.Palavras chave: reflectância acumulada; delineamento amostral; qualidade de água; Lago Parano

Propiedades Dos Solos E AS Relações Com Atributos Do Terreno, No Distrito Federal

As propriedades dos solos são relacionadas com posições na paisagem. Isto implica em que as variáveis dos fatores de formação do solo, podem ser usadas para predizer atributos dos solos. A modelagem digital do relevo é uma das técnicas quantitativas melhor desenvolvidas para predizer atributos e classes de solos. As propriedades do solo estimadas podem ser usadas como dados de entrada em modelos de erosão hídrica e de transporte de sedimentos/nutrientes, risco de acidificação do solo e produtividade. Portanto, o trabalho teve por objetivo avaliar as relações entre propriedades do solo (teor de argila, carbono orgânico e espessura dos horizontes superficial e subsuperficial) e atributos do terreno, derivados de um Modelo Digital de Elevação (MDE) na Bacia do Rio Jardim, Distrito Federal. A partir do MDE carta, foram obtidos os atributos do terreno declividade, altitude, curvatura e índice topográfico de umidade (TWI) que juntamente com os dados das propriedades do solo de 24 perfis, foram submetidos à analise de regressão linear múltipla para a obtenção dos coeficientes utilizados para a geração de equações de predição dos atributos do solo. A declividade, a altitude e o TWI foram os atributos derivados do MDE que obtiveram uma maior associação com o teor de argila e carbono orgânico nos solos da Bacia do Rio Jardim. A influência da curvatura na predição do teor de argila e carbono orgânico foi pouco representativa, porém, na predição da espessura do horizonte superficial, a curvatura e a declividade obtiveram uma boa associação.Palavras-chave: modelo digital de elevação, regressão linear múltipla, mapeamento digital de solos