Evaluation of statistical and geostatistical models of digital soil properties mapping in tropical mountain regions

Soil properties have an enormous impact on economic and environmental aspects of agricultural production. Quantitative relationships between soil properties and the factors that influence their variability are the basis of digital soil mapping. The predictive models of soil properties evaluated in this work are statistical (multiple linear regression-MLR) and geostatistical (ordinary kriging and co-kriging). The study was conducted in the municipality of Bom Jardim, RJ, using a soil database with 208 sampling points. Predictive models were evaluated for sand, silt and clay fractions, pH in water and organic carbon at six depths according to the specifications of the consortium of digital soil mapping at the global level (GlobalSoilMap). Continuous covariates and categorical predictors were used and their contributions to the model assessed. Only the environmental covariates elevation, aspect, stream power index (SPI), soil wetness index (SWI), normalized difference vegetation index (NDVI), and b3/b2 band ratio were significantly correlated with soil properties. The predictive models had a mean coefficient of determination of 0.21. Best results were obtained with the geostatistical predictive models, where the highest coefficient of determination 0.43 was associated with sand properties between 60 to 100 cm deep. The use of a sparse data set of soil properties for digital mapping can explain only part of the spatial variation of these properties. The results may be related to the sampling density and the quantity and quality of the environmental covariates and predictive models used.

Comparação do uso de modelos digitais de elevação em mapeamento digital de solos em Dois Irmãos, RS, Brasil

Os modelos digitais de elevação (MDEs) são fontes fundamentais para correlacionar a ocorrência e distribuição de solos com a paisagem pelo mapeamento digital de solos (MDS). A influência dos tipos e das resoluções dos MDEs na capacidade de predição dos modelos preditores de classes de solo ainda é pouco estudada. Neste estudo, foram avaliados e comparados os efeitos de diferentes MDEs na predição de ocorrência de unidades de mapeamento de solo (UM). Foram correlacionados 12 atributos do terreno derivados de diferentes MDEs com a ocorrência de UM. Os MDEs utilizados foram os oriundos dos projetos SRTM v4.1, ASTER GDEM v2, TOPODATA e Brasil em Relevo, e os MDEs gerados a partir de curvas de nível na escala de 1:50.000, com resoluções de 30 e 90 m. Os modelos preditores foram treinados por árvore de decisão (Simple Cart) com dados amostrados em 4.280 pontos aleatórios contendo informações dos solos extraídos de um mapa convencional de solos na escala 1:20.000 e 12 atributos do terreno derivados de seis MDEs com tamanhos de pixel de 30 e 90 m. A validação dos modelos preditores de UM foi realizada com a totalidade dos dados da área. Os atributos do terreno que melhor explicaram a ocorrência das UM foram elevação, declividade, comprimento de fluxo e orientação das vertentes. Os MDEs com tamanho de pixel de 30 m geraram correlações solo-paisagem menos acuradas. Os modelos preditores mais acurados e com maior número de UM estimadas foram os gerados a partir dos MDEs com resolução espacial de 90 m (SRTM v4.1 e CN90), sendo esses os MDEs mais indicados para o MDS, quando predominarem relevos plano e suave ondulado.

Mapeamento digital de atributos: granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de de reflectância difusa

A espectroscopia de reflectância difusa (ERD) pode ser utilizada como alternativa para quantificação de atributos como granulometria e matéria orgânica do solo (MOS). Essa técnica pode ser opção para quantificar esses atributos em grande volume de amostras de solos, visto ser rápida, com menor custo e sem a geração de resíduos químicos. O objetivo deste estudo foi desenvolver modelos usando análise de regressão linear múltipla para predizer o teor de argila, areia, silte e MOS, utilizando dados de ERD em uma área de relevo e geologia complexa localizada na região central do Rio Grande do Sul. No estudo, foram utilizadas 303 amostras coletadas na profundidade de 0,00-0,20 m para determinar os teores de argila, areia, silte e MOS por meio da análise laboratorial e de reflectância espectral. O desempenho dos modelos de predição apresentaram bons resultados, com capacidade de explicação da variância de 77 e 72 % para areia e argila, respectivamente. Mesmo com a complexidade geológica e pedológica, os resultados evidenciaram que a técnica é promissora, sendo possível a aplicação dessa técnica para predição da granulometria e teor de MOS.

COMPARAÇÃO DE ESQUEMAS DE AMOSTRAGEM PARA TREINAMENTO DE MODELOS PREDITORES NO MAPEAMENTO DIGITAL DE CLASSES DE SOLOS

Os modelos preditores usados no mapeamento digital de solos (MDS) precisam ser treinados com dados que captem ao máximo a variação dos atributos do terreno e dos solos, a fim de gerar correlações adequadas entre as variáveis ambientais e a ocorrência dos solos. Para avaliar a acurácia desses modelos, tem sido constatado o uso de diferentes métodos de avaliação da acurácia no MDS. Os objetivos deste estudo foram comparar o uso de três esquemas de amostragem para treinar algoritmo de árvore de classificação (CART) e avaliar a capacidade de predição dos modelos gerados por meio de quatro métodos. Foram utilizados os esquemas de amostragem: aleatório simples; proporcional à área de cada unidade de mapeamento de solos (UM); e estratificado pelo número de UM. Os métodos de avaliação testados foram: aparente, divisão percentual, validação cruzada com 10 subconjuntos e reamostragem com sete conjuntos de dados independentes. As acurácias dos modelos estimadas pelos métodos foram comparadas com as acurácias mensuradas obtidas pela comparação dos mapas gerados, a partir de cada esquema de amostragem, com o mapa convencional de solos na escala 1:50.000. Os esquemas de amostragem influenciaram na quantidade de UMs preditas e na acurácia dos modelos e dos mapas gerados. Os esquemas de amostragem proporcional e estratificada resultaram mapas digitais menos acurados, e a acurácia dos modelos variou conforme o método de avaliação empregado. A amostragem aleatória resultou no mapa digital mais acurado e apresentou valores da acurácia semelhantes para todos os métodos de avaliação testados.

SELEÇÃO DE DENSIDADE DE AMOSTRAGEM COM BASE EM DADOS DE ÁREAS JÁ MAPEADAS PARA TREINAMENTO DE MODELOS DE ÁRVORE DE DECISÃO NO MAPEAMENTO DIGITAL DE SOLOS

Para estudar técnicas de amostragem, úteis ao mapeamento digital de solos (MDS), objetivou-se avaliar o efeito da variação da densidade de pontos amostrais com base em dados de áreas já mapeadas por métodos tradicionais na acurácia dos modelos de árvores de decisão (AD) para a geração de mapas de solos por MDS. Em duas bacias hidrográficas no noroeste do Rio Grande do Sul, usou-se, como referência, antigos mapas convencionais de solos na escala 1:50.000. A partir do modelo digital de elevação do terreno e da rede hidrográfica, foram gerados mapas das variáveis preditoras: elevação, declividade, curvatura, comprimento de fluxo, acúmulo de fluxo, índice de umidade topográfica e distância euclideana de rios. A escolha dos locais dos pontos amostrais foi aleatória e testaram-se densidades amostrais que variaram de 0,1 a 4 pontos/ha. O treinamento dos modelos foi realizado no software Weka, gerando-se modelos preditores usando diferentes tamanhos do nó final da AD para obter AD com tamanhos distintos. Quando não se controlou o tamanho das AD, o aumento da densidade de amostragem resultou no aumento da concordância com os mapas básicos de referências e no aumento do número de unidades de mapeamento preditas. Nas AD com tamanho controlado, o aumento da densidade de amostragem não influenciou a concordância com os mapas de referência e interferiu muito pouco no número de unidades de mapeamento preditas.

Multiple Geotechnological Tools Applied to Digital Mapping of Tropical Soils

ABSTRACT In recent years, geotechnologies as remote and proximal sensing and attributes derived from digital terrain elevation models indicated to be very useful for the description of soil variability. However, these information sources are rarely used together. Therefore, a methodology for assessing and specialize soil classes using the information obtained from remote/proximal sensing, GIS and technical knowledge has been applied and evaluated. Two areas of study, in the State of São Paulo, Brazil, totaling approximately 28.000 ha were used for this work. First, in an area (area 1), conventional pedological mapping was done and from the soil classes found patterns were obtained with the following information: a) spectral information (forms of features and absorption intensity of spectral curves with 350 wavelengths -2,500 nm) of soil samples collected at specific points in the area (according to each soil type); b) obtaining equations for determining chemical and physical properties of the soil from the relationship between the results obtained in the laboratory by the conventional method, the levels of chemical and physical attributes with the spectral data; c) supervised classification of Landsat TM 5 images, in order to detect changes in the size of the soil particles (soil texture); d) relationship between classes relief soils and attributes. Subsequently, the obtained patterns were applied in area 2 obtain pedological classification of soils, but in GIS (ArcGIS). Finally, we developed a conventional pedological mapping in area 2 to which was compared with a digital map, ie the one obtained only with pre certain standards. The proposed methodology had a 79 % accuracy in the first categorical level of Soil Classification System, 60 % accuracy in the second category level and became less useful in the categorical level 3 (37 % accuracy).

A sociedade da informação e a infoexclusão

Em plena Era da informação, é fundamental que se democratizem as ferramentas tecnológicas, um dos principais requisitos do novo mercado de trabalho, para que os novos recursos de comunicação e tecnologia não se transformem em um fator de aprofundamento de exclusão social. O Comitê para Democratização da Informática luta contra esse apartheid digital, desde que, há 5 anos, começou a promover a troca de idéias entre moradores de comunidades carentes no Rio de Janeiro e a arrecadação de computadores para realizar essa empreitada. Assim nasceu a primeira Escola de Informática e Cidadania (EIC) no morro Santa Marta. Hoje, já com o status de ONG, o CDI implanta seu modelo em várias comunidades do Brasil e do mundo, sempre replicando sua metodologia de estimular as EICs a buscar a sustentabilidade, além de dar apoio pedagógico, material e de manutenção. Para realizar essa missão, o comitê conta com a colaboração financeira de diversos parceiros dos setores privado e público, um esforço que já produziu histórias de sucesso para muitas pessoas, cujas vidas foram diretamente beneficiadas pela informática e seus recursos.

Um estudo do poder na sociedade da informação

Inicialmente são abordados alguns aspectos relativos ao conceito de poder e suas várias formas de manifestação, com destaque para seu exercício pelo Estado. A seguir, é construído um quadro sobre a anatomia do poder e destacada a importância da compreensão sobre os fenômenos que o cercam. Nesse contexto, a informação é apresentada como peça de apoio e, ao mesmo tempo, alavanca dos processos sociais, sendo registradas algumas observações sobre o "apartheid digital". Por fim, são apresentadas ponderações sobre a responsabilidade do Estado como agente capaz de evitar o agravamento dos desequilíbrios sociais e regionais, e de assegurar o pleno exercício da cidadania na sociedade da informação.

Processo de inclusão digital em rede empresarial do segmento de suprimentos industriais: utilização de tecnologias de informação e comunicação

Apresenta resultados de estudo realizado com 17 empresas de representação comercial do segmento de suprimentos industriais de produtos técnicos de borracha. Foram aplicados questionários e os resultados delinearam o modus operandi das empresas quanto à gestão da informação considerando infra-estrutura tecnológica e utilização de tecnologias de informação e comunicação. Aborda questões como gestão da informação para a tomada de decisão, redes de informação em pequenas e médias empresas, gestão do conhecimento e educação corporativa. Finaliza com ferramentas tecnológicas que apóiam o ensino-aprendizagem e sugere a inclusão empresarial como alternativa de capacitação para o desenvolvimento e promoção da cidadania na nova sociedade da informação e do conhecimento.

Análise da imagem digital para estimativa da área foliar em plantas de laranja "Pêra"

Objetivou-se, com o trabalho, avaliar dois métodos de estimativa da área foliar, em plantas de laranja "Pêra", pela análise da imagem digital obtida com scanner e câmera fotográfica digital. Para determinar a área das folhas, um grupo de discos foi colocado sobre um leitor de scanner, sendo que a imagem obtida foi armazenada. Os mesmos grupos de discos foram fixados sobre cartolina branca e fotografados com câmera fotográfica digital. As imagens obtidas da câmera fotográfica e do scanner foram processadas utilizando ferramentas de um editor de imagem que permite a contagem de pixels de determinada cor, no caso verde. Para a comparação dos métodos, os discos foram submetidos a integrador óptico de área foliar modelo LICOR-3100, utilizando os mesmos agrupamentos. Foram coletadas 20 folhas (cinco em cada quadrante da planta) por parcela de um experimento para comparação de fertilizantes comerciais e doses de zinco, aplicados via foliar, em plantas de sete anos de idade. O experimento foi composto de sete tratamentos e quatro repetições, num total de 28 parcelas. Os dois métodos apresentaram alta correlação com a área estimada pelo integrador óptico de área, considerado como método de referência. O método da análise da imagem obtida com câmera fotográfica, na resolução de 5.0 megapixel, foi mais precisa quando comparada à área estimada pelo integrador óptico de área.

Do termoscópio ao termômetro digital: quatro séculos de termometria

This work describes the evolution of temperature measurement in the last four centuries using thermometers based on the thermal expansion of liquids such as ethyl alcohol and mercury. The concept of temperature was strongly dependent on the researcher and there was no systematic temperature scale for universal use. The precursor of the common thermometer was the thermoscope, probably invented at the end of the XVIth century. In the XVIIIth century the instrument was greatly improved and several thermometric scales were proposed some of which have been in use until now. These scales were based on arbitrary points. Mercury and ethyl alcohol were the most employed thermometric fluids. In the XIXth century, the concept of absolute zero was a great advance in this field. The most important contribution during the XXth century was the establishment of international temperature scales. The design of the thermometer has been essentially the same along the last 300 years, but many models were proposed for industrial and research purposes. Its association with the densimeter was of great importance for control of industrial chemical processes and also for teaching purposes in the past. Nowadays, there is a clear tendency to replace mercury-based thermometers by electronic digital models. Thermochemistry is the natural relationship between temperature and chemistry.

De Svante Arrhenius ao peagâmetro digital: 100 anos de medida de acidez

This work describes the establishment of the concept of pH and the evolution of its measurement. The origin of the pH definition can be found in the development of the chemistry of aqueous solutions during the XIXth century. The electrolytic dissociation theory by Svante Arrhenius played a central role. After the proposal of the pH scale by Sörensen, many years were necessary for the acceptance of this new parameter among chemists in general. Its importance was first recognized in biochemistry and related areas. Twenty years after, its importance had been recognized in many industrial and laboratorial practices. The previous methods were based on colorimetric and electrometric methods, but both suffered from many problems. Acceptance of pH in Chemistry was only possible after the development of experimental trustable measurements. The invention of the pH meter was the primordial step.

Avaliação da classificação digital de povoamentos florestais em imagens de satélite através de índices de acurácia

A utilização de matéria-prima de origem florestal aumentou significativamente nas últimas décadas. A busca por alta produtividade concretizou-se com a introdução de espécies exóticas, principalmente Eucalyptus sp. e Pinus sp. Neste trabalho avaliou-se a precisão da classificação digital obtida no levantamento de povoamentos florestais implantados e naturais da área da carta de Cachoeira do Sul - RS, utilizando técnicas de geoprocessamento, sensoriamento remoto, SIG (sistema de informação geográfica) e GPS (sistema de posicionamento global). Verificou-se que a área é ocupada por vegetação natural (35,54%), Pinus sp. (1,89%) e Eucalyptus sp. (0,77%), cuja precisão na classificação supervisionada digital foi: Exatidão global (85,23%), Kappa (84,90%) e Tau (77,74%). Concluiu-se que os três índices de acurácia podem ser utilizados, apesar de os índices Kappa e Tau mostrarem-se mais consistentes.

Avaliação de técnicas de classificação digital de imagens landsat em diferentes padrões de cobertura da terra em Rondônia

Dados de sensoriamento remoto têm sido largamente utilizados para classificação da cobertura e uso da terra, em particular graças à aquisição periódica de imagens de satélite e à generalização dos sistemas de processamento digital de imagens, que oferecem uma variedade de algoritmos de classificação de imagens. Este trabalho teve por objetivo avaliar alguns dos métodos mais comuns de classificações supervisionadas e não supervisionadas para imagens do sensor TM do satélite Landsat-5, em três áreas com diferentes padrões de paisagem em Rondônia: (1) áreas de fazendas de "Médio porte", (2) assentamentos no padrão "Espinha de peixe" e (3) áreas de contato entre floresta e "Cerrado". A comparação com um mapa de referência baseado na estatística Kappa produziu indicadores de desempenho bons ou superiores (melhores resultados - K-médias: k = 0,68; k = 0,77; k = 0,64 e MaxVer: k = 0,71; k = 0,89; k = 0,70, respectivamente nas três áreas citadas), para os algoritmos utilizados. Os resultados indicaram que a escolha de um algoritmo deve considerar tanto a capacidade de discriminar várias assinaturas espectrais em diferentes padrões de paisagem quanto a relação custo/benefício decorrente das várias etapas do trabalho dos operadores que elaboram um mapa de cobertura e uso da terra. Este trabalho apontou a necessidade de esforço mais sistemático de avaliação prévia de várias opções de execução de um projeto específico antes de se iniciar o trabalho de elaboração de um mapa de cobertura e uso da terra.

Comparação entre análise de tronco digital e convencional em árvores de mimosa scabrella bentham e pinus taeda L.

A análise completa de tronco é bastante aplicada em estudos de crescimento de espécies florestais que apresentam anéis de crescimento distinguíveis. As medições dos anéis são feitas manualmente com régua milimetrada, procedimento estabelecido como convencional. Porém, Rosot et al. (2003) desenvolveram procedimentos para que essas medições sejam feitas por programas de computador, trazendo avanço significativo para a aplicação da técnica. Assim, o objetivo deste trabalho foi comparar as medições manuais com as digitais em análise de tronco de Mimosa scabrella e Pinus taeda. Seis árvores de cada espécie foram utilizadas, e as diferenças entre os dois procedimentos para DAP (cm), altura total (m), área transversal (cm²) e volume (cm³) de cada anel de crescimento foram comparadas com um teste t(0,05)de dados pareados. As diferenças entre as medições manuais e as digitais foram significativas apenas para o volume do P. taeda em algumas idades. Os resultados indicam que a anatro digital é uma boa opção para a anatro convencional, demandando pessoa treinada para utilizar as ferramentas de Sistema de Informações Geográficas (SIG).