Avaliação morfométrica e do uso e cobertura da terra na bacia hidrográfica do Ribeirão Tamanduateí (PR) via Google Earth Engine
Data
2025
Autores
Cuevas, Julieta
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Resumo
O Sensoriamento Remoto, em conjunto aos Sistemas de Informações Geográficas (SIG), possibilita a geração e o processamento de grandes volumes de dados espaciais. O avanço da informatização, automação e programação tem aprimorado a precisão dos estudos geoespaciais. Nesse contexto, este trabalho analisa a bacia do Ribeirão Tamanduateí (BRT), situada na bacia hidrográfica do Ivaí, no Noroeste do estado do Paraná, com o objetivo de caracterizar seus aspectos morfométricos e avaliar variáveis de pluviosidade e uso e cobertura da terra. A análise considerou a hierarquia fluvial, características morfométricas, pluviosidade e uso da terra, utilizando a plataforma Google Earth Engine (GEE) na linguagem JavaScript. Foram consultadas bases de dados do United States Geological Survey (USGS), Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data (CHIRPS), MapBiomas e European Space Agency (ESA), além de imagens satelitais da Planet®. Esses dados foram utilizados para aprimorar a classificação do uso e da cobertura do solo por meio de um processo semiautomático com o algoritmo Random Forest. A acurácia da classificação foi avaliada pelo Índice Kappa, e a validação incluiu levantamentos de imagens com drones, posteriormente processadas no WebODM®. Os dados foram exportados em formatos raster e vetorial para a produção de mapas temáticos no software QGIS®. Os resultados indicaram que a bacia do Ribeirão Tamanduateí possui drenagem moderada, com morfometria que favorece a infiltração e reduz a propensão a enchentes, desde que não ocorra precipitação excessiva. A baixa declividade média e a pequena amplitude altimétrica contribuem para um escoamento mais lento. A análise do uso e cobertura da terra revelou discrepâncias entre as bases utilizadas, com o MapBiomas indicando predominância de pastagens e mosaicos de uso, enquanto a ESA apontou maior presença de cultivos e vegetação arbórea contínua ao longo dos cursos d’água. A classificação semi-automática no GEE, utilizando imagens Planet®, destacou a importância da alta resolução para identificar detalhes como estradas, fragmentos de vegetação e solo exposto. O Índice Kappa foi de 0,65 para a classificação de 2021 e 0,72 para 2024, indicando concordância muito boa entre amostras e classificação, o que também se refletiu na comparação com observações de campo realizadas no mês de fevereiro do ano 2025, apesar da presença de erros, principalmente na classe de cultivos. A variabilidade dos dados ressaltou a necessidade de integrar diferentes fontes para uma análise mais precisa da paisagem e das transformações do uso e cobertura da terra. Conclui-se que a bacia do Ribeirão Tamanduateí apresenta condições morfométricas satisfatórias, pluviométricas e de drenagem, favorecendo a infiltração da água e reduzindo a tendência a enchentes, além de ser apta para atividades agropecuárias e agrícolas. No entanto, a susceptibilidade natural dos solos à erosão linear, agravada pelo pisoteamento e impermeabilização resultantes do uso pala pastagem e construção urbana, favorece a formação de ravinas e voçorocas. Esse processo foi identificado na nascente do rio principal e alertado por diversos autores, evidenciando a importância de estudos como este para monitoramento e prevenção da degradação ambiental.
Resumen
La teledetección, junto con los Sistemas de Información Geográfica (SIG), permite generar y procesar grandes volúmenes de datos espaciales. Los avances en informatización, automatización y programación han mejorado la precisión de los estudios geoespaciales. En este contexto, este trabajo analiza la cuenca del Ribeirão Tamanduateí (BRT), localizada en la cuenca hidrográfica del Ivaí, en el noroeste del estado de Paraná, con el objetivo de caracterizar sus aspectos morfométricos y evaluar variables pluviométricas y de uso y cobertura del suelo. El análisis consideró la jerarquía del río, características morfométricas, pluviometría y uso del suelo, utilizando la plataforma Google Earth Engine (GEE) en lenguaje JavaScript. Se consultaron bases de datos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), Climate
Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data (CHIRPS), MapBiomas y la Agencia Espacial Europea (ESA), así como imágenes de satélite de Planet®. Estos datos se utilizaron para mejorar la clasificación del uso y la cobertura del suelo mediante un proceso semiautomático con el algoritmo Random Forest. La precisión de la clasificación se evaluó mediante el índice Kappa, y la validación incluyó estudios de imágenes de drones, que luego se procesaron en WebODM®. Los datos se exportaron en formatos raster y vectorial para producir mapas temáticos en el software QGIS®. Los resultados indicaron que la cuenca del Ribeirão Tamanduateí tiene un drenaje moderado, con una morfometría que favorece la infiltración y reduce la propensión a las inundaciones, siempre que no se produzcan precipitaciones excesivas. La baja pendiente media y el pequeño rango altitudinal contribuyen
a una escorrentía más lenta. El análisis del uso y cobertura del suelo reveló discrepancias entre las bases de datos utilizadas, indicando MapBiomas un predominio de pastos y mosaicos de uso, mientras que ESA indicaba una mayor presencia de cultivos y vegetación arbórea continua a lo largo de los cursos de agua. La clasificación semiautomática en GEE, utilizando imágenes Planet®, puso de manifiesto la importancia de la alta resolución para identificar detalles como carreteras, fragmentos de vegetación y suelo expuesto. El índice Kappa fue de 0,65 para la clasificación de 2021 y de 0,72 para la de 2024, lo que indica una concordancia muy buena entre las muestras y la clasificación, que también se reflejó en la comparación con las observaciones de campo realizadas en febrero de 2025, a pesar de la presencia de errores, especialmente en la clase de cultivo. La variabilidad de los datos puso de manifiesto la necesidad de integrar diferentes fuentes para un análisis más preciso del paisaje y de las transformaciones en el uso y la cobertura del suelo. La conclusión es que la cuenca del Ribeirão Tamanduateí presenta condiciones morfométricas, pluviométricas y de drenaje satisfactorias, que favorecen la infiltración del agua y reducen la tendencia a las inundaciones, además de ser adecuada para las actividades agrícolas y ganaderas. Sin embargo, la susceptibilidad natural del suelo a la erosión lineal, agravada por el pisoteo y la impermeabilización resultantes del uso de pastos y de la construcción urbana, favorece la formación de cárcavas y barrancos. Este proceso ha sido identificado en el nacimiento del río principal y advertido por diversos autores, destacando la importancia de estudios como éste para el seguimiento y la prevención de la degradación ambiental.
Abstract
Remote sensing, in conjunction with Geographic Information Systems (GIS), makes it possible to generate and process large volumes of spatial data. Advances in computerization, automation and programming have improved the accuracy of geospatial studies. In this context, this work analyses the Ribeirão Tamanduateí basin (BRT), located in the Ivaí hydrographic basin in the northwest of the state of Paraná, with the aim of characterizing its morphometric aspects and evaluating rainfall and land use and cover variables. The analysis considered the river hierarchy, morphometric characteristics, rainfall and land use, using the Google Earth Engine (GEE) platform in JavaScript language. Databases were consulted from the United States Geological Survey (USGS), Climate Hazards Group InfraRed precipitation with Station data (CHIRPS), MapBiomas and the European Space Agency (ESA), as well as satellite images from Planet®. This data was used to improve the classification of land use and land cover using a semi-automatic process with the Random Forest algorithm. Classification accuracy was assessed using the Kappa Index, and validation included drone image surveys, which were then processed in WebODM®. The data was exported in raster and vector formats to produce thematic maps in QGIS® software. The results indicated that the Ribeirão Tamanduateí basin has moderate drainage, with morphometry that favors infiltration and reduces the propensity to flooding, as long as excessive precipitation does not occur. The low average slope and small altimetric range contribute to slower runoff. The analysis of land use and cover revealed discrepancies between the bases used, with MapBiomas indicating a predominance of pastures and mosaics of use, while ESA indicated a greater presence of crops and continuous tree vegetation along the watercourses. The semi-automatic classification in GEE, using Planet® images, highlighted the importance of high resolution in identifying details such as roads, vegetation fragments and exposed soil. The Kappa Index was 0.65 for the 2021 classification and 0.72 for 2024, indicating very good agreement between samples and classification, which was also reflected in the comparison with field observations made in February 2025, despite the presence of errors, especially in the crop class. The variability of the data highlighted the need to integrate different sources for a more accurate analysis of the landscape and transformations in land use and cover. The conclusion is that the Ribeirão Tamanduateí basin has satisfactory morphometric, rainfall and drainage conditions, favoring water infiltration and reducing the tendency to flood, as well as being suitable for farming and agricultural activities. However, the natural susceptibility of the soils to linear erosion, aggravated by trampling and sealing resulting from the use of pasture and urban construction, favors the formation of gullies and gullies. This process has been identified at the source of the main river and warned against by various authors, highlighting the importance of studies such as this one for monitoring and preventing environmental degradation.
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Geografia.
Palavras-chave
sensoriamento remoto, dados geoespaciais, Tamanduateí, Rio (PR)