Kilimanjaro, survey for proposed Mount Kilimanjaro National Park,

Sponsored by Judith and Virgil Stark Foundation.

The Relationship of Heteroptera Species Richness, Abundance, and Morphology to Elevation Gradients and Land-use Regimes on Mt. Kilimanjaro

Insect biodiversity is unevenly distributed on local, regional, and global scales. Elevation is a key factor in the uneven distribution of insect diversity, serving as a proxy for a host of environmental variables. My study examines the relationship of Heteroptera (true bugs) species diversity, abundance, and morphology to elevational gradients and land-use regimes on Mt. Kilimanjaro, Tanzania, East Africa. Heteroptera specimens were collected from 60 research sites covering an elevational range of 3684m (866-4550m above sea level). Thirty of the sites were classified as natural, while the remaining 30 were classified as disturbed (e.g., agricultural use or converted to grasslands). I measured aspects of the body size of adult specimens and recorded their location of origin. I used regression models to analyze the relationships of Heteroptera species richness, abundance, and body measurements to elevation and land-use regime. Richness and abundance declined with greater elevation, controlling for land use. The declines were linear or logarithmic in form, depending on the model. Richness and abundance were greater in natural than disturbed sites, controlling for elevation. According to an interaction, richness decreased more in natural than disturbed sites with rising elevation. Body length increased as a quadratic function of elevation, adjusting for land use. Body width X length decreased as a logarithmic function of elevation, while leg length/body length decreased as a quadratic function. Leg length/body length was greater in disturbed than natural sites. Interactions indicated that body length and body width X length were greater in natural than disturbed sites as elevation rose, although the general trend was downward. Future research should examine the relative importance of land area, temperature, and resource constraints for Heteroptera diversity and morphology on Mt. Kilimanjaro.

IDRISI COMO HERRAMIENTA PARA LA EVALUACIÓN DE ÁREAS NATURALES PROTEGIDAS. EL CASO DEL PARQUE NACIONAL NEVADO DE TOLUCA

Las áreas naturales en México se encuentran sujetas a intensos procesos de deterioro como resultado de la creciente intervención humana. Tal es el caso del Parque Nacional Nevado de Toluca localizado en la zona central del país. Mediante la aplicación del SIG Idrisi fue posible generar una base de datos para su caracterización general y evaluar los cambios en el uso del suelo a lo largo de un periodo de 30 años. Con los datos generados se analizaron los procesos de regeneración y deterioro de los bosques. También se determinó el nivel de adecuación del territorio para el desarrollo deespecies agrícolas y forestales dentro del área natural protegida. Los resultados obtenidos permiten corroborar que el parque nacional se viene deteriorando muy rápidamente y está siendo ocupado por actividades agrícolas y pecuarias para las que presenta niveles bajos de aptitud. La aplicación del Idrisi se vislumbra como una alternativa importante para continuar con el monitoreo del parque.Palabras clave: SIG Idrisi, uso del suelo, Parque Nacional Nevado de Toluca, México, nivel de adecuación.ABSTRACTPopulation growth in Mexico is affecting the natural protected areas of the country. This is the case of the Nevado de Toluca National Park, located in central Mexico. Application of the GIS Idrisi has been very useful to generate a cartographical database of the protected area and to evaluate the land-use changes over a 30-year period. With the land-change results it was possible to analyze the recovery-degradation processes. In order to define alternatives for the protection of the national park, a sustainability analysis is carried out for the main forestall and agricultural species. The primary results of the application allowed us to confirm there is a serious degradation process in the protected area. The Idrisi is seen as an important alternative for continued monitoring of the park.Keywords: GIS Idrisi, land use, Nevado de Toluca National Park, Mexico, sustainability standard.

Landslide susceptibility assessment in Karanganyar regency - Indonesia - Comparison of knowledge-based and Data-driven Models

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Urban sprawl analysis and modeling in Asmara, Eritreia: Application of Geospatial Tools

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Modelação do crescimento urbano da província de Luanda, Angola

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciência e Sistemas de Informação Geográfica

Uma proposta metodológica para a alteração da cartografia do plano de ordenamento da bacia hidrográfica da Lagoa das Furnas (São Miguel, Açores)

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciência e Sistemas de Informação Geográfica

Análise comparada da segmentação e classificação orientada por objectos de uma imagem de alta resolução WORLDVIEW-2

Dissertação de Mestrado em Gestão do Território, Especialização em Detecção Remota e Sistemas de Informação Geográfica

Land cover mapping analysis and urban growth modeling using remote sensing techniques

The rapid growth of big cities has been noticed since 1950s when the majority of world population turned to live in urban areas rather than villages, seeking better job opportunities and higher quality of services and lifestyle circumstances. This demographic transition from rural to urban is expected to have a continuous increase. Governments, especially in less developed countries, are going to face more challenges in different sectors, raising the essence of understanding the spatial pattern of the growth for an effective urban planning. The study aimed to detect, analyse and model the urban growth in Greater Cairo Region (GCR) as one of the fast growing mega cities in the world using remote sensing data. Knowing the current and estimated urbanization situation in GCR will help decision makers in Egypt to adjust their plans and develop new ones. These plans should focus on resources reallocation to overcome the problems arising in the future and to achieve a sustainable development of urban areas, especially after the high percentage of illegal settlements which took place in the last decades. The study focused on a period of 30 years; from 1984 to 2014, and the major transitions to urban were modelled to predict the future scenarios in 2025. Three satellite images of different time stamps (1984, 2003 and 2014) were classified using Support Vector Machines (SVM) classifier, then the land cover changes were detected by applying a high level mapping technique. Later the results were analyzed for higher accurate estimations of the urban growth in the future in 2025 using Land Change Modeler (LCM) embedded in IDRISI software. Moreover, the spatial and temporal urban growth patterns were analyzed using statistical metrics developed in FRAGSTATS software. The study resulted in an overall classification accuracy of 96%, 97.3% and 96.3% for 1984, 2003 and 2014’s map, respectively. Between 1984 and 2003, 19 179 hectares of vegetation and 21 417 hectares of desert changed to urban, while from 2003 to 2014, the transitions to urban from both land cover classes were found to be 16 486 and 31 045 hectares, respectively. The model results indicated that 14% of the vegetation and 4% of the desert in 2014 will turn into urban in 2025, representing 16 512 and 24 687 hectares, respectively.

Utilização de sistema de informação geográfica na avaliação do uso da terra em Botucatu (SP)

Foi utilizado o SIG-IDRISI, com o objetivo de verificar a adequação do uso da terra em 1997/98, na parte inicial da Bacia do Rio Pardo, Botucatu/Pardinho (SP), visando à obtenção de subsídios para o planejamento adequado do uso da área. As classes e subclasses de capacidade de uso foram determinadas de acordo com o Sistema de Classificação da Capacidade de Uso das Terras. As terras da área estudada foram discriminadas como: classe VIe, terras susceptíveis à erosão (90,49%); classe Va, terras planas, não-sujeitas à erosão, limitadas por excesso de água (3,48%); classe IVe, terras severamente limitadas por risco de erosão (0,50%); classe IIIa, terras planas com excesso de água (3,34%); classe IIIe, terras com declividade moderada e deflúvio rápido, riscos severos de erosão (1,32%); e classe IIe, terras produtivas, com risco ligeiro a moderado de erosão (0,87%). Pela análise conjunta da capacidade de uso e do uso atual das terras, verificou-se que 89,28% das áreas não apresentaram conflito de utilização; 2,24% estavam cultivadas com culturas anuais e perenes, adequação para tal uso, e 8,48% da área com pastagens deveria ser substituída por reflorestamento e, ou, preservação ambiental.

Estudo da erosão na microbacia do Ceveiro (Piracicaba, SP): I - Estimativa das taxas de perda de solo e estudo de sensibilidade dos fatores do modelo EUPS

A erosão acelerada do solo constitui um sério problema global de degradação de terras agrícolas. Por ser a pesquisa de erosão comumente cara e morosa, a utilização de modelos permite estimar a perda de solo em localidades e condições não diretamente representadas nos estudos. O objetivo deste trabalho foi estimar a expectativa de erosão do solo em uma área intensivamente cultivada com cana-de-açúcar no município de Piracicaba (SP), como subsídio ao diagnóstico do uso atual das terras visando ao controle do processo. O trabalho foi realizado em ambiente de sistema de informação geográfica aplicando a equação universal de perda de solo (EUPS). Especificamente pretendeu-se estudar a influência dos fatores K (erodibilidade do solo), LS (topográfico), C (uso e manejo da cultura) e P (práticas de controle da erosão) nas estimativas de perda de solo. Os resultados obtidos mostraram que o processo de degradação dos solos por erosão acelerada é intenso em cerca de dois terços da área avaliada, ocupados principalmente com cana-de-açúcar. Nessas áreas, a perda média estimada de 58 Mg ha-1 ano-1 equivale a cerca de quatro vezes o limite superior da tolerância média indicada. Nas áreas remanescentes, ocupadas com mata, vegetação ciliar, reflorestamento e pastagens, as taxas estimadas de perda de solo são baixas, em torno de 2 Mg ha-1 ano-1 , abaixo dos valores de tolerância. O estudo de sensibilidade dos fatores do modelo revelou que, para uma mesma condição climática (fator R constante), os fatores C e P (cobertura e manejo da cultura e práticas de controle da erosão) definiram a ordem de grandeza das perdas, em unidades, dezenas ou centenas de Mg ha-1 ano-1 . Para uma mesma categoria de uso da terra (fatores C e P constantes), o fator LS foi o que explicou a maior parte da variação observada. Os resultados obtidos a partir de uma simulação mostraram que a influência do fator K (erodibilidade do solo) nas estimativas foi muito menor do que a do fator topográfico. A aplicação da EUPS permitiu estimar a expectativa de erosão do solo na área de estudo. O uso de geotecnologias e de métodos geoestatísticos de análise mostrou-se uma abordagem promissora nos estudos de erosão.

Estudo da erosão na microbacia do Ceveiro (Piracicaba, SP): II - Interpretação da tolerância de perda de solo utilizando o método do Índice de Tempo de Vida

A erosão acelerada do solo, um processo basicamente induzido pela ação antrópica, muito contribui para a degradação da qualidade das terras aráveis em todo o mundo, além de constituir a principal fonte não pontual de poluição dos recursos hídricos superficiais. Considerando a demanda efetiva pelo desenvolvimento de indicadores para avaliação do impacto da erosão na qualidade do solo em sistemas de produção agrícola, este trabalho teve por objetivo desenvolver um índice, com valor prognóstico, para ser aplicado como uma ferramenta de planejamento na interpretação da tolerância de perda de solo em áreas agrícolas. Foi desenvolvido o método designado "Índice de Tempo de Vida do Solo", para se proceder ao diagnóstico da erosão em uma área predominantemente utilizada com a cultura da cana-de-açúcar no município de Piracicaba (SP). Na realização do trabalho, foram empregados geotécnicas e métodos de análise geoestatística, sendo o processamento e a análise dos dados efetivados em ambiente de sistema de informação geográfica do tipo matricial. As taxas anuais médias de perda de solo foram estimadas em trabalho anterior, empregando a equação universal de perda de solo (EUPS), com ajuste dos fatores do modelo às condições locais da área de estudo. Nos cálculos do índice de tempo de vida do solo, foi presumida uma taxa de renovação de 0,2 mm ano-1 e foram analisadas duas profundidades, de 50 e de 100 cm, consideradas mínimas para o uso agrícola. A avaliação da espessura do solum revelou que, na área de estudo, predominam solos pouco profundos, com médias ponderadas pelas áreas de ocorrência de 78 cm, solos ocupados com cana-de-açúcar, e de 72 cm, solos ocupados com outros usos. A aplicação do índice de tempo de vida revelou que, adotando a profundidade crítica de 50 cm, o tempo de vida médio do solo nas áreas ocupadas com cana-de-açúcar é de 178 anos, e que, mantida a expectativa atual de perdas, pouco mais de 70 anos serão suficientes para degradar o recurso em cerca de 50 % da área cultivada com cana-de-açúcar (meia-vida do solo). Para a profundidade crítica de 100 cm, a situação se agrava, e o tempo de vida médio do solo nas áreas ocupadas com cana-de-açúcar cai para apenas 102 anos e a meia-vida para 42 anos. A aplicação do método possibilitou ainda estimar em cerca de 19 e de 74 % as proporções da área cultivada com cana-de-açúcar em que a atual situação já é de impacto permanente instalado (tempo de vida do solo zero), isto é, locais onde as taxas de perda de solo são superiores à taxa de renovação, e a espessura do solo já é inferior às profundidades críticas consideradas, no caso 50 m e 100 cm, respectivamente. Nas condições atuais de uso e manejo, a situação de conservação de recursos, em particular do solo, pôde ser caracterizada em apenas 7,6 ha ou em menos de 1 % da área com cana-de-açúcar. A taxa de renovação do solo foi superior às taxas estimadas de perdas por erosão. Em mais de 99 % da área ocupada com cana-de-açúcar, portanto, as taxas estimadas de perda de solo por erosão superam a taxa de renovação do solo (p > r), caracterizando a degradação de recursos. O índice proposto mostrou-se uma ferramenta promissora para interpretação da tolerância da perda de solo aplicada ao planejamento do uso agrícola em bases sustentáveis.

Obstrução do horizonte calculada a partir de modelo digital de elevação

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.

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

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.