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Tipo de Documento: Dissertação
Título: Dinâmica da linha de costa e mapeamento de uso da terra no litoral central do estado de Sergipe entre os anos de 1988 e 2019
Autor(es): Santos, Karen Ariadne Leite
Data do documento: 29-Nov-2021
Orientador: Almeida, André Quintão de
Resumo: Zonas Costeiras caracterizam-se por apresentar alta densidade populacional, grande desenvolvimento urbano, turístico e industrial. No litoral central do Estado de Sergipe a cobertura e uso da terra é constantemente alteradapela dinâmica marinha e terrestre devido a atuação de processos de origem natural e antrópico. Hoje estão disponíveis inúmeras técnicas de estudo que permitem identificar e estimar alterações no espaço de forma automática, rápida e pouco onerosa. O presente trabalho tem como objetivos principais avaliar a partir de imagens de satélite em área litorânea: (1) o desempenho de três algoritmos de aprendizagem de máquina na classificação de uso e cobertura da terra; (2) a variação da linha de costa por digitalização automática. Os dados originais foram cenas multitemporais do satélite Landsat 5 e 8. Para a classificação, adicionalmente a composição colorida, foram gerados mais três conjuntos de dados: (1) composição com índices de vegetação; (2) composição com métricas de textura e (3) composição com índice de vegetação e métrica de textura. Foram selecionadas 8 classes de uso e cobertura da terra e 450 amostras, subdivididas em treinamento (70%) e validação (30%). A acurácia foi avaliada pelo método matriz de confusão. A variação da linha de costa foi analisada por mapeamento multitemporal realizado com a ferramenta Digital Shoreline Analysis System. Os valores de taxa e envelope de variação da linha de costa foram estimados ao longo dos anos em três setores da região metropolitana, dois no município de Aracaju e um no município da Barra dos Coqueiros. As taxas foram obtidas por dois métodos diferentes: taxa por regressão linear e taxa por ponto de terminação. Desse modo, observa-se que a respeito do desempenho da classificação, as maiores acurácias foram produzidas por Floresta Aleatória (0,88 a 0,99), seguido de Máquina de Vetor de Suporte (0,87 a 0,99) e Redes Neurais Artificias (0,73 a 0,94). A variação da linha de costa, apresentou taxas entre - 10,99 e 18,44 m.ano-1 e predominou o comportamento de acresção ao longo do tempo. O envelope de variação da linha de costa resultou em menor valor na Maré de Apicum localizada no Bairro Coroa do Meio (4,19 m) e maior valor na Atalaia Nova, na Barra dos Coqueiros (562,85 m). A classificação mostrou uma tendência de aumento da área urbana e redução da vegetação e faixa de praia. Diante da proximidade dos valores de acurácia obtidos, mais estudos são necessários para avaliar o potencial dos 3 classificadores. Por outro lado, a detecção da variação da linha de costa evidenciou uma tendência predominante de acresção nos três setores analisados. O que permite concluir que a linha de costa teve maior proporção de acresção e cedeu espaço para o crescimento da área urbana, em detrimento das classes naturais vegetação e faixa de praia. Desta forma, podemos concluir que as imagens da série Landsat foram úteis para captar as alterações ao longo dos anos. Esses resultados permitiram identificar a dinâmica da área costeira em médio a longo prazo e avaliar possíveis tendências do comportamento a erosão, estabilidade ou acresção.
Abstract: Coastal zones are characterized by the high population density, high urban development, tourist potential, and industrial development. On the central coast of Sergipe, the land-cover and land-use have been frequently altered because of natural and anthropic origins by marine and terrestrial dynamics. Nowadays, numerous study techniques allow us to quickly and cheaply identify and estimate how this area changes. The present work evaluates satellite images in a coastal area: (1) the performance of three machine-learning algorithms in land use and land cover classification; (2) shoreline variation by automatic digitization. The original data were multi-temporal scenes from the Landsat 5 and 8 satellite. For the classification, three more data sets were generated in addition to the color composition: (1) composition with vegetation indices, (2) composition with texture metrics, and (3) composition with vegetation index and texture metrics. I selected 450 samples of eight classes of landuse and land-cover subdivided into training (70%) and validation (30%). I assessed the accuracy using the confusion matrix method. I analyzed the shoreline variation through multi-temporal mapping performed with the Digital Shoreline Analysis System tool. The shoreline variation rate and envelope values were estimated over the years in three sectors of the metropolitan region, two in the municipality of Aracaju and one in the municipality of Barra dos Coqueiros. The rates were obtained through two different methods: linear regression and endpoint. In addition, the highest accuracies were produced through Random Forest (0.88 to 0.99), followed by Support Vector Machine (0.87 to 0.99) and Networks Artificial Neural (0.73 to 0.94). The variation of the coastline presented that rates ranged between -10.99 and 18.44 m.year-1, and the accretion behavior predominated over time. The shoreline variation envelope resulted in a lower value in Maré de Apicum located in the Coroa do Meio neighborhood (4.19 m) and a higher value in Atalaia Nova in Barra dos Coqueiros (562.85 m). The classification showed an increasing trend in the urban area and a vegetation reduction and beach strips. After considering the obtained values, more studies are needed to assess the potential of the 3 classifiers. The classification showed a trend towards an increase in the urban area and a reduction in vegetation and beach strips. Given the proximity of the accuracy values obtained, more studies are needed to assess the potential of the 3 classifiers. On the other hand, the detection of shoreline variation showed a predominant trend of accretion in the three analyzed sectors. Therefore, we may conclude that the coastline had a higher proportion of accretion that allowed the growth of the urban area, to the detriment of the natural vegetation and beach strip. Finally, I conclude that the Landsat series images were useful to capture the changes over the past years. These results enabled me to identify the dynamics of the coastal area in a medium to long term and to assess possible trends in behaviors towards erosion, stability, or accretion.
Palavras-chave: Recursos hídricos
Proteção ambiental
Costa
Erosão de praias
Google Earth
Solos
Aprendizagem de máquina
Linha de costa
Google Earth engine
Erosão costeira
Machine learning
Coastline
Coastal erosion
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Citação: SANTOS, Karen Ariadne Leite. Dinâmica da linha de costa e mapeamento de uso da terra no litoral central do estado de Sergipe entre os anos de 1988 e 2019. 2021. 113 f. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2021.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17184
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