Search

Orientador: Heloisa Vieira da Rocha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Resumo: O presente trabalho trata da utilização dos recursos computacionais vigentes, direcionando as atuais tecnologias em proveito de uma aplicação na área educacional. GAIA é um ambiente computacional auxiliar à aprendizagem de assuntos dentro do domínio da Geografia, que utiliza a presente tecnologia de Sistemas de Informações Geográficas (SIG), com o principal objetivo de promover a aquisição dinâmica de conhecimento na área, além de contribuir na extensão do conjunto de atuais aplicações SIG, que passará a atender também a educação de nível não universitário. Abstract: This work is about the usage of the actual computacional resources in an educacional application. GAIA is a computational environment that helps the acquisition of geographic knowledge and uses the Geographic Information Systems technology. The main goal is to promote a dynamic acquisition of knowledge in the Geography related area. This program contributes with an extension of the actual set of GIS' applications, a new kind of application directed to the k-12 education. Mestrado Mestre em Ciência da Computação

Orientadores: Rubens Augusto Camargo Lamparelli, Jansle Vieira Rocha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: O objetivo do trabalho foi avaliar a relação entre as fases do crescimento da cana-de-açúcar com as formas de curvas do perfil temporal do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada - NDVI, obtidas a partir do sensor remoto orbital MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer - MODIS, na região de estudo. A avaliação desta relação é realizada utilizando-se técnicas de sensoriamento remoto para a geração do perfil temporal do NDVI, ao longo do ciclo de desenvolvimento fenológico da cana-soca, nas maturações Precoce, Média e Tardia. Os talhões de cana-soca analisados foram agrupados de acordo com a variedade, solo, data de plantio e corte, e contigüidade. A visualização gráfica das formas de curvas analisadas é realizada através de aplicativo, desenvolvido neste trabalho na linguagem de programação Java, e do sistema gerenciador de banco de dados PostgreSQL. O aplicativo realiza a filtragem de ruídos presentes nas imagens, composição na resolução temporal de 8 dias, através dos dados da banda de controle de qualidade do produto MOD09Q1, realiza a eliminação de valores discrepantes ao longo do perfil temporal do NDVI para a safra analisada, corrige as influências dos períodos de corte e rebrota da cana-soca, e propicia a suavização da forma de curva através do filtro Savitzky-Golay. Três janelas temporais de monitoramento da cultura são apresentadas neste trabalho. Cada janela temporal é determinada em função do tipo de maturação da cultura, do coeficiente de cultura (Kc) ao longo do ciclo fenológico da cana-soca e do comportamento na evolução do perfil temporal do NDVI. Concluiu-se que na região de estudo, diferentes maturações são caracterizadas por diferentes formas de curvas do perfil temporal do NDVI Abstract: The objective of the work was to evaluate the relationship among the phases of the growth of the sugarcane with the forms of curves of the Normalized Difference Vegetation Index - NDVI temporal profile, obtained from remote sensor orbital MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer - MODIS, in the study area. The evaluation of this relationship is accomplished by using of the techniques of remote sensing to generate the NDVI profile, along the phenological development phase of stubble-cane, in the Carly, Medium and Late maturations. The fields of stubble-cane analyzed were contained in agreement with the variety, soil, planting date and cut, and proximity. The graphic visualization of curves shape analyzed is accomplished through application, developed in this work in the Java programming language, and of the PostgreSQL system database manager. The application accomplishes the filtering of present noises in the images, composition in the temporal resolution of 8 days, through the data of the band of quality control of the MOD09Q1 product, accomplishes the elimination of outliers along the NDVI temporal profile for the culture analyzed, corrects the influences of the cut periods and regrowth of the stubble-cane, and propitiates the smoothing in the curve shape through the filter Savitzky-Golay. Three temporal windows of culture monitoring are presented in this work. Each temporal window is determined in function of the type of crop maturation, of the culture coefficient (Kc) along the phenological development phase of stubble-cane and of the behavior in the evolution of the NDVI profile. It concluded that in the study area, different maturations are characterized by different forms of NDVI profile curves Doutorado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Doutor em Engenharia Agrícola

Orientadores: Carlos Alfredo Joly, Alvaro Penteado Crosta Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As atividades agrossilvipastoris na bacia do rio Jacaré Pepira, afluente do médio Tietê, tem provocado a destruição da maior parte dos ecossistemas originais. Estudos sobre a dinâmica dos remanescentes da vegetação são primordiais para a sua conservação, e envolvem obrigatoriamente o monitoramento espacial e temporal das mudanças da cobertura terrestre na região. Além dessa aplicação na gestão da biodiversidade, compreender a estrutura, a função e a evolução do uso das terras nas paisagens fornece subsídios fundamentais para o planejamento das atividades primárias e a avaliação das mudanças globais. Tais finalidades requerem ferramentas e métodos para produzir e interpretar dados diacrônicos e sincrônicos, como os oferecidos pelo sensoriamento remoto. Desde que as alterações antrópicas estão se processando com uma gravidade e velocidade bastante intensas é essencial que a aquisição de informações sobre os usos das terras, se tome cada vez mais automatizada e confiável. Esta dissertação teve como objetivo básico avaliar a aplicação de alguns classificadores espectrais de imagens Landsat- TM no levantamento da cobertura e uso das terras em uma área na bacia do rio Jacaré-Pepira, município de Brotas e Torrinha, São Paulo. Foram selecionados 6 tipos de algoritmos de classificação de imagens: isodata, distância mínima euclidiana simples e baseada em desvios padrões, distância mínima de Mahalanobis, máxima verossimilhança e paralelepípedo. Foi adotada uma amostragem aleatória sistemática não alinhada. Os dados de referência terrestres foram adquiridos a partir de 46 amostras de 600 x 600 m, assegurando um mínimo de 2.7% da área total de estudo. Para obter a exatidão dos dados, foram geradas matrizes de erro e calculados os coeficientes de exatidão global e individual (erros de comissão e omissão) e os coeficientes de concordância Kappa global e individual. Os resultados indicaram o desempenho diferencial dos classificadores, sendo o de máxima verossimilhança e o de distância mínima de Mahalanobis os que apresentaram os melhores resultados. Os processamentos das legendas temáticas com 13 e 9 classes, indicaram os eucaliptais, os corpos d'água e as pastagens como as classes que possuem os menores erros de comissão e maiores coeficientes de concordância Kappa, tendo como referência as imagens classificadas. Quanto aos erros de omissão, as classes canaviais, pastagens e eucaliptais, apresentaram os menores valores para as classificações envolvendo os algoritmos de máxima verossimilhança, distância mínima euclidiana e de Mahalanobis. Contudo, para o algoritmo de distância mínima euclidiana baseado em desvio padrão, a categoria eucaliptais apresentou um valor maior de erro em comparação a classe solo. Os algoritmos clássicos de classificação da cobertura terrestre, empregados neste trabalho, apresentaram um desempenho insatisfatório, o que provavelmente não atenderia a demanda de usuários finais dos produtos cartográficos. Como ainda não há procedimentos simples de classificação digital de imagens orbitais e cálculo de sua exatidão, com um desempenho ótimo para todas as classes ou para todas as áreas de uma região, esforços para aperfeiçoar e integrar as diferentes técnicas de classificação, deveriam ser desenvolvidos e documentados detalhadamente, em concomitância com análises de sua exatidão. Os testes comparativos entre as novas técnicas, tendo as variáveis controladas e a confiabilidade das informações garantida, são fundamentais para determinar precisamente os pontos de estrangulamento dos procedimentos de classificação dos usos das terras, padronizar os métodos e conseqüentemente subsidiar muitos projetos de gestão ambiental Abstract: The agriculture, husbandry and forestry activities in Jacaré Pepira river basin, a branch of the middle Tietê river, in the State of São Paulo, in Southeastem Brazil, have brought about increasing environrnental impacts in many different natural resources. The mitigation of problems as physical resources contamination and exhaustion, biodiversity loss, climatic changes, etc., is complex and expensive. The different solutions for alI these problems, global change questions and agriculture management involve monitoring the spatial and temporal dynamic of land cover and use. This monitoring requires remote sensing tools and methods to produce and to interpret diachronic and synchronic data. Since these environrnental consequences of intensive agricultural production systems are serious and growing fast, it is essential that we get more and more automated and reliable land cover information by digital image processing systems. The aim of this work is to evaluate the application of some spectral classifiers of Landsat- TM images for the land cover and land use survey in Brotas and Torrinha Counties. The image classification algorithms selected were maximum likelihood, Euclidean minimum distance, minimum distance of Mahalanobis, ISOCLASS and paralIelepiped. This study area was chosen because of its great landscape diversity. A grid with 2124 cell of 600 by 600 m was overlaid on the image. The ground truth was checked in 46 of these points (600 by 600 m) to ensure a 2,7% minimal sampling of the whole study area. It was used a not-aligned systematic random sampling. By way of assessing the image classification accuracy, it was used the error matrix and calculated commission error, omission error and Kappa coefficient The results showa differential performance of' each classifier. Maximum likelihood and Mahalanobis distance shown the best results. The processing involving 13 and 9 land cover types indicated eucalyptus, water bodies and pasture like classes with minor commission error and major Kappa index of agreement. With regard to omission error, the sugar cane, pasture and eucalyptus shown the minor values to maximum likelihood, Euclidean minimum distance and Mahalanobis minimum distance classifiers. However, the eucalyptus showed major error value when compared with soil class in the Euclidean minimum distance algorithm based in standard deviation. The classical algorithms of digital classification, used in this work, showed unsatisfactory performance. They can not solve the problems of final users of cartographic products, as some others studies indicated. As there are not a unique procedure of classification and assessment of accuracy yet, with a good performance to alI classes and regions, the efforts to develop and integrate different techniques of classification and the accuracy analyses must be stimulated and documented in detail. The comparative tests between new techniques, with controlled variables and reliable land cover information, are fundamental to determine exactly the "bottlenecks" of classification procedures in complex land use, standardize methods and subsidize some environrnental management projects Mestrado Mestre em Biologia Vegetal

Orientador: Geovane Cayres Magalhães Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Resumo: Nesta dissertação, a área de sistemas de banco de dados espaciais é enfocada utilizando a técnica de benchmark para análise de desempenho. Esta técnica requer o monitoramento de sistemas de banco de dados utilizando banco de dados e carga de trabalho (transações) reais ou sintéticos. Vários fatores apontam como ideal o uso de dados sintéticos que melhor representem situações normalmente encontradas em aplicações práticas (reais). Esta dissertação utiliza-se de dados reais (convencionais e não convencionais) de uma aplicação de gerência de planta externa .de telecomunicações para validar e melhorar técnicas de caracterização de sistemas de banco de dados espaciais e tirar conclusões úteis para estudos de desempenho de banco de dados em geral. Abstract: In this thesis, the area of spatial database systems is approached using the benchmark technique for performance analysis. This technique requires the monitoring of a database system using a real or synthetic database and workload (transactions). The ideal situation is the use of synthetic data that better resembles the situations found in real applications. This thesis uses real data (spatial and non-spatial) of a telecommunications outside plant management system to validate and enhance techniques to provide more realistic synthetic data and workload and to derive conclusions useful for performance studies of database system in general. Mestrado Mestre em Ciência da Computação

Orientador: Jansle Vieira Rocha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: Visando a utilização de imagens do satélite LANDSATrrM na identificação de variedades de cana-de-açúcar, na região de Araraquara-SP (safras 91/92,92/93 e 93/94, correspondentes ao 1°, 2° e 3° cortes), foram utilizadas informações de variedades e texturas de solos, armazenados em banco de dados no Centro de Tecnologia Copersucar. Foram utilizadas três imagens LANDSATrrM com os canais 3, 4 e 5 da órbita ponto WRS 220-75 quadrante W, correspondentes as passagens de 21 de abril de 1991, 23 de abril de 1992 e 26 de abril de 1993. As variedades estudadas foram SP70-1143, SP71-1406 e SP71-6163 e as texturas de solos arenosa, média e argilosa. Foram coletados os níveis de cinza através do software Sistema de Tratamento de Imagem (SITIM) para as nove condições existentes (três variedades x três texturas de solos) para os três estágios de cortes. Os resultados encontrados foram submetidos a análise ao nível de 5% de significância do teste de Tukey e também através do método estatístico "KAPPA". Os valores obtidos dos níveis de cinza médios permitiram concluir que é possível identificar e separar as três variedades de cana-de-açúcar, independentemente da textura do solo nos três cortes utilizando os três canais do LANDSATITM. Porém, no 3° corte existe a ressalva de perda de áreas principalmente em solos arenosos, sendo assim, recomenda-se utilizar apenas os resultados do 1° e 2° corte para a separação varietal. As características botânicas das três variedades observadas nas figuras 4.6, 4.7 e 4.8 foram as principais responsáveis pela diferenciação das respostas espectrais captadas pelo sensor do satélite. A análise da matriz de erro e do índice kappa mostrou um alto índice de concordância entre a classificação digital das variedades por fatiamento das bandas da imagem, baseado nos resultados da análise de níveis de cinza, e os dados de referência coletados no banco de dados Abstract: LANDSATITM satellite images were used to identity varieties ot sugar cane growing in the central areas ot Sao Paulo state, Brazil [Araraquara-SP]. The intormation obtained was compared with data stored in the Copersucar Technology Center data bank, collected in three consecutive harvest seasons [91/92; 92/93 and 93/94]. Intormation such as varietal characteristics and soil texture were the primary tactors to be compared with satellite images taken in the same years. The three satellite images were taken on 21 April, 1991; 23 April, 1992 and 26 April, 1993 trom point orbit WRS 220-75 square W. Channels 3, 4 and 5 wereused to study the varieties SP70-1143, SP71-1406 and SP71-6163 growing on soils having three different textures: sand, loam and clay. Gray levels trom images were collected through software SITIM, an image treatment system. Nine conditions were observed [three varieties times three textures] during three successive cane cuts. Statistical assessmentswere carried out with the Tukey test at the 5% levei of significance, and by using the KAPPA statistical method. The results obtained lead to the conclusion that it is possible to identify separately the three sugar cane varieties, without reference to soil texture or the number of sugar cane cuts. Exceptions were observed in some areas with sandy soil and cane in the third cut. These caused the correlations to be poorer. Hence it was recommended that only information from the first and second cuts should be used on sandy soils. The botanical characteristics which caused different spectral responses in the satellite sensor are given in tables 4.6,4.7 and 4.8. The error matrix and Kappa index analyses showed a high degree of agreement between sugar cane variety digital classification through the band image slice process, based on gray levels analyses, and information stored in the Copersucar data bank Mestrado Planejamento e Produção Agropecuária Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Jansle Vieira Rocha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: A implantação de florestas de rápido crescimento no Brasil visa suprir uma crescente demanda por produtos diversos derivados de madeira. Uma espécie bastante difundida atualmente para esse fim é o eucalipto, oriunda da Austrália que, além de apresentar uma boa adaptação às nossas condições climáticas, também consegue alcançar duas ou três rotações, dependendo do manejo aplicado. O florestamento de eucalipto, em determinadas condições, pode ocasionar erosão, tanto pela susceptibilidade natural de certos pedoambientes como pelas práticas de manejo utilizados no preparo do solo, manutenção e corte dos povoamentos florestais. Nesse sentido, as empresas reflorestadoras tem mudado suas formas de ação, preocupando-se agora com a conservação do solo e água, procurando para isso adotar a microbacia hidrográfica como unidade de manejo. Tomando-se a microbacia do Rio da Itupeva, com uma área aproximada de 2.169 ha, abrangendo os municípios de Aguaí e Santo Antonio do Pinhal, elaborou-se uma proposta de talhonamento que buscou minimizar os impactos ocasionados pela erosão. Utilizando-se a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS) determinou-se as áreas críticas, para cultura atual e simulando a substituição das culturas existentes por um florestamento de eucalipto. As áreas críticas com relação a perda de solos foram associadas às classes de capacidade de uso, de maneira a propor uma alternativa de talhonamento que consiga minimizar o depauperamento do meio. Numa primeira implantação, o eucalipto mostrou-se bastante restritiva com relação a perda de solos, sendo que as substituições que maiores impactos causaram foram a cana-de-açúcar e a pastagem. Na reforma dos talhões, isto é, florestamento em áreas que já foram ocupadas por eucalipto, as perdas de solo mostraram dentro dos níveis de tolerância estimados para cada tipo de solo Abstract: The main goal in implementing fast growing forests in Brazil is to supply the increasing demand for wood-derived products. One of the sepecies most used for that purpose is the Eucalyptus, native of Australia, which shows good adaptation to the local climate as well as provides 2 or 3 cuts, depending on the applied management. In certain conditions Eucalyptus forests may cause erosion, either due to their natural susceptibility to some soil characteristics or due to management practices used for soil tillage, forest maintenance and cuts. Forestry companies have been changing their view on the subject and are becoming more worried about soil and water conservation, adopting watersheds as management units. This study was carried out on the Rio da Itupeva watershed, with an area of 2,169ha, within the Aguaí and Santo Antonio do Pinhal counties, in the São Paulo State. The Universal Soil Loss Equation (USLE) was used to determine critical areas, in terms of soil loss, simulating land use changes from the existing crops to Eucalyptus forest. Those critical areas were then associated to land use capacity classes in order to propose alternatives to field shapes and roads design, with the objective of minimizing impacts on the environment. In the first implementation, eucalyptus has shown to be very restrictive, considering the soil loss, with land use change from sugar cane and pasture causing the biggest impacts. In a second implementation, i.e. forestry in areas previously occupied by Eucalyptus, the soil losses where acceptable, within the tolerance limits established for each soil type Mestrado Planejamento e Produção Agropecuária Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Jansle Vieira Rocha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: Esta pesquisa teve como foco de estudo detectar as transformações ocorridas no uso da terra na área que abrange municípios componentes do Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio Mogi-Guaçu (SP) - CBH-Mogi, entre 1979 e 2001. Ela foi dividida em três etapas distintas. A primeira teve como objetivo a elaboração de um banco de dados de atributos com os resultados da aplicação do modelo Shift-Share sobre dados estatísticos coletados nos Anuários de Produção Agrícola Municipal do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística -IBGE. Os cultivos agrícolas estudados foram: algodão, arroz, café, cana-de-açúcar, feijão, laranja, milho e soja para cada um dos trinta e oito municípios componentes do CBH-Mogi nos conjuntos trienais de 1979/1980/1981, 1989/1990/1991 e 1999/2000/2001. A segunda etapa consistiu na elaboração de um banco de dados espaciais com a análise multitemporal do uso da terra, cujas classes de mapeamento foram cana-de-açúcar, cultura anual, café, citrus e outros usos, para seis municípios componentes do CBH-Mogi (Barrinha, Dumont, Jaboticabal, Pitangueiras, Santa Lúcia e Sertãozinho) por meio de imagens de satélites LANDSAT 2-MSS, órbita/ponto: 235/075 (A e C), 235/076 (A) e 236/075 (A, B e D) do ano de 1981;LANDSAT 5-TM, órbita/ponto: 219/075 (A e C), 219/076 (A) e 220/075 (A, B e D) do ano de 1990; e LANDSAT7-ETM+, órbita/ponto: 219/075 (A e C), 219/076 (A) e 220/075 (A, B e D) do ano de 2001. Na terceira etapa foram realizadas a integração e comparação das duas metodologias de análise da mudança do uso da terra e a produção agrícola, sendo que os resultados evidenciaram que elas são complementares para as análises realizadas. Enquanto o modelo Shift Share tem como principal característica quantificar os principais componentes de variação agrícola, o estudo das transformações no uso da terra por meio de geoprocessamento fez com que fossem locados onde ocorreram estas mudanças e com isso possibilitou inferir sobre as causas que levaram a tal transformação. Na área de estudo pode-se notar que a expansão da produção agrícola ocorreu principalmente pela substituição dos cultivos agrícolas menos rentáveis pela canade- açúcar e também pelo uso mais intensivo da terra, conseqüência do avanço tecnológico no processo produtivo, de políticas governamentais e das tendências do mercado econômico regional, nacional e mundial Abstract: This research identified the main factors that influenced the land use changes in counties belonging to the Mogi-Guaçu river Watershed Committe, between 1979 and 2001. The area is located in a strategic geographical region and has a significant agricultural production at the state, national and international levels. This study was carriOOout in three steps. The first one had the objective of elaborating a database with the results of the Shift-Share model applied to the statistic data gathered from the Annual Agricultural Municipal Production Report, ftom the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE), for the study area in periods of three years: 1979/80/81, 1989/90/91 and 1999/2000/2001. The se~ond step consisted of elaborating a Spatial Database, with the multitemporal analysis of the ~ agricultural land use within the study area (Barrinha, Dumont, Jaboticabal, Pitangueiras, Santa Lúcia and Sertãozinho) using LANDSAT2-MSS, patb/row 235/075 (A e C), 235/076 (A) and 236/075 (A, B e D) of 1981;LANDSAT 5-TM, path/row 219/075 (A e C), 219/076 (A) and 220/075 (A, B e D) of 1990; and LANDSAT 7-ETM+, patb/row 219/075 (A e C), 219/076 (A) e 220/075 (A, B e D) of 2001. The third part was the integration and comparison of the two methodologies for the analysis of land use changes and agricultural production. The resuhs had evidenced that they are complementary for the carried through analyses. The Shift Share model basic characteristic is to quantify the main components of agricultural variation, while the study of land use changes using geoprocessing gave a geographicallocation of these changes possibiliting to analyse causes that had 100 to such transformation. In the study area it can be noticed that the the expansion of agricultural production occured mainly because the substitution of lesser yield agricultural crops by sugarcane, and also by more agricultural intesive land use Doutorado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Doutor em Engenharia Agrícola

Orientadores: Jansle Vieira Rocha, Ramon Hanssen Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: Este estudo apresenta uma pesquisa sobre produtividade e monitoramento da cobertura de uso do solo, com foco na cana-de-açúcar, baseado em observações de sensoriamento remoto, coletadas por Synthetic Aperture Radar (SAR) e sensores ópticos. O estudo tem como objetivo fornecer novas discussões sobre técnicas e metodologias que permitem um monitoramento eficaz da produtividade da cana-de-açúcar e de sua expansão em larga escala ao longo do tempo. Este estudo faz parte de uma estrutura mais ampla de projetos de pesquisa, que possuem um objetivo geral de contribuir para uma sociedade de baseada na bioeconomia. O estado de São Paulo, Brasil, foi selecionado como área de estudo por ser uma das regiões mais importantes do mundo na produção de cana-de-açúcar, uma das culturas mais importantes para a produção de bioenergia. Como parte da pesquisa de monitoramento de produtividade, descrevemos detalhadamente os trabalhos de campo para a coleta de dados de cana de açúcar realizado em quatro áreas no estado de São de Paulo ao longo de um ano. Esses resultados são acompanhados de análises de qualidade das amostras, ilustrando sua confiabilidade das medições realizadas. Posteriormente, os dados de sensoriamento remoto de vários sensores ópticos e SAR (banda C e banda L) foram comparados com as medições realizadas em campo para desenvolver técnicas de monitoramento espacial da produtividade da cana de açúcar. Como parte da pesquisa de mapeamento, aplicamos uma adaptação do Modelo oculto de Markov para combinar dados SAR e observações ópticas. Uma atenção especial foi dada ao efeito da precipitação nas observações SAR e em certas condições da vegetação no desempenho do modelo. A pesquisa também discorre sobre as vantagens de se combinar dados SAR e observações ópticas. Posteriormente, foi demonstrada uma técnica que explora as flutuações do sinal SAR causadas por diferentes condições de umidade da superfície, a fim de melhorar a caracterização da vegetação. Finalmente, mostramos alguns exemplos de aplicações de nosso modelo no estado de São Paulo, desde os efeitos da seca em um reservatório de hidrelétrica, até mapas de ganhos e perdas de cobertura da terra ao longo de 15 anos no Estado Abstract: In this study, research on productivity and land cover monitoring is presented, with a focus on sugarcane, based on space-based remote sensing observations that were collected by Synthetic Aperture Radar (SAR) and optical sensors. The study aims to provide new insights into techniques and methodologies that allow for cost-efficient monitoring of sugarcane productivity and the wide-scale expansion of sugarcane over long time series. It is part of a wider framework of research projects, sharing the overarching goal to contribute to a biobased society. São Paulo state, Brazil, was selected as study area, primarily because it is one of the most prominent regions worldwide that hosts sugarcane, one of the most prominent crops for bio-energy production. As part of the productivity monitoring research we describe into detail the year-long sugarcane ground measurement campaign we conducted on four sugarcane fields in São Paulo state. These results are accompanied by detailed quality assessments, illustrating their reliability when collecting such measurements. Subsequently, remote sensing signals from various (C-band and L-band) SAR and optical satellites are compared to the ground reference measurements to develop space-based sugarcane productivity monitoring techniques. As part of the mapping research, we apply an adaptation of the Hidden Markov to combine SAR and optical observations. Special attention is paid to the effect of precipitation during SAR observations on and to certain vegetation conditions on the model¿s performance. The research also provides insights into the advantages when combining SAR and optical observations. Subsequently, a technique is demonstrated exploiting SAR signal fluctuations caused by varying surface wetness conditions in order to improve the characterization of vegetation. Finally, we show some examples of applications of our model in São Paulo state, from the effects of drought on a hydroelectric water reservoir to land cover gain and loss maps over 15 years in the state Doutorado Gestão de Sistemas na Agricultura e Desenvolvimento Rural Doutor em Engenharia Agrícola

Orientadores: Rubens Augusto Camargo Lamparelli, Mara de Andrade Marinho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: O aumento da população humana impacta diretamente na demanda por bens de consumo, materiais e energia que por sua vez interfere na dinâmica do uso e cobertura da terra. A sequência das mudanças mais comumente encontrada é a floresta sendo convertida em pastagem e depois em agricultura, mudanças estas que provocam emissão de gases de efeito estufa, principalmente devido ao desmatamento. Estas mudanças estão vinculadas à variação do estoque de carbono, uma vez que a perda da vegetação nas camadas superiores acarreta na perda deste componente desencadeando uma série de mudanças não só no próprio solo regionalmente, como também no clima global. Há inúmeras evidências de resposta do Carbono Orgânico do Solo (COS) às mudanças do uso e cobertura da terra em diversos lugares do mundo. No entanto, há poucos estudos com o Cerrado brasileiro, que possui a particularidade de compreender um mosaico de fitofisionomias, variando de Cerradão até Campo, provendo diferentes aportes de fitomassa ao solo e cerca de 60% de sua biomassa encontrar-se na parte subterrânea. Sendo assim, a área de estudo deste trabalho compreende o bioma Cerrado brasileiro, com o objetivo de avaliar diferentes caminhos metodológicos que permitem estimar o COS com a menor quantidade de atributos edáficos possível verificando se existe diferença entre os atributos edáficos relacionados ao COS sob diferentes usos e coberturas da terra e diferentes profundidades. As áreas do Cerrado escolhidas foram as de cobertura natural, pastagem plantada e cana de açúcar sobre o solo da ordem LATOSSOLO. Os modelos de predição de COS foram elaborados a partir de regressão linear múltipla e foi verificado que somente a fração argila explica aproximadamente 55% do COS na camada de 30-100cm do solo, e quando inserida a Capacidade de Troca de Cátions (CTC) do solo estes dois atributos juntos chegam a explicar 80% do COS. A CTC e a granulometria são os principais atributos edáficos do solo correlacionados com o COS, seguido de pH, SB, V% e Al, em ordem decrescente de correlação. A principal diferença entre os modelos vinculou-se ao tipo de uso e cobertura da terra e a profundidade analisada, onde a camada de 30-100cm mostrou-se muito menos influenciada pelo uso e cobertura da terra que a camada de 0-30cm. A Savana florestada foi a classe de uso e cobertura com modelos mais ajustados, em contrapartida a cana de açúcar foi a classe com modelos menos ajustados. Este resultado está diretamente ligado com a ausência de interferência antrópica na Savana florestada e maior homogeneidade da cobertura e aporte de fitomassa ao solo. Enquanto que a cana de açúcar é o meio com interferência antrópica, que possuía um baixo número amostral e espacialmente mal distribuído. Mesmo diante da complexa rede de interações que influenciam o COS, as funções elaboradas neste trabalho demonstraram prever o COS. No entanto, reconhece-se a importância de incorporar novas amostras de uso e cobertura da terra, de forma a garantir modelos mais precisos e acurados, visando melhor entender os processos que os usos e cobertura da terra provocam no solo e assim podendo mitigá-los com ações assertivas Abstract: The increase of population growth directly impacts the demand for consumer goods, materials and energy which interfere in the land use and land cover change (LUCC). The most commonly sequence of LUCC is a forest being converted into pasture and then into agriculture field, changes that cause greenhouse gas emissions, mainly due to deforestation. These changes are linked to the variation of the carbon stock, since the loss of vegetation in the upper layers entails the loss of this component can trigger a series of changes not only in the soil regionally, but also in global climate. There are too many evidences around the world about the correlation of soil organic carbon (SOC) and the LUCC. However, there are a lack of studies in brazilian Savannah, which is a tropical ecosystem that includes a mosaic of phytophysiognomies, varying from "Cerradão" to "Campo", offering different phytomass inputs to the soil and about 60% of biomass is found in below ground. Thus, the study area was brazilian Savannah biome, with the objective of evaluating different methodological paths that allow to estimate the SOC with the least edaphic factors possible and verifying if there is difference between the edaphic factors related to the SOC under different uses, land cover and depths. Land use were natural Savannah, planted pasture and sugar cane and soil order was Oxisol. The SOC prediction models were elaborated by multiple linear regression and a clay fraction responds for approximately 55% of SOC in the layer of 30-100 cm belowground. When inserted the Cation Exchange Capacity (CEC) the model represents up to 80% of the SOC for the layer 30-100cm. The CEC and particle size distribution (PSD) are the main edaphic soil attributes correlated with SOC, followed by pH, SB, V% and Al, in descending order of correlation. The major difference between the models is the type of land use and cover and the depth of the layer analyzed, where the 30-100cm layer showed to be much less influenced by the land use and cover than the 0-30cm layer. Forested savannah was the class with better adjusted models, in contrast to sugar cane, land use with worst adjusted models. This result is directly related to the absence of anthropic interference in forested savannah and greater homogeneity of cover and phytomass contribution to the soil. While sugar cane has greater anthropic interference, low sample number and spatially poor distributed. Even in view of the complex network of interactions that influence SOC, the functions produced by this work showed to predict SOC. However, it is recognized the importance of incorporating new samples of land use and land cover, to guarantee more accurate models, aiming to better understand the processes that land uses and land cover entail to the soil, allowing to mitigate them with assertive actions Doutorado Gestão de Sistemas na Agricultura e Desenvolvimento Rural Doutora em Engenharia Agrícola CAPES CNPQ 167618/2014-8

Orientador: Sônia Regina da Cal Seixas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas Resumo: A exploração de hidrocarbonetos é considerada fundamental para a economia e autossuficiência energética dos países, mediante o modelo de desenvolvimento atual. No Brasil, a descoberta de novas reservas de petróleo e gás natural na camada pré-sal, o coloca em posição estratégica tanto econômica como tecnológica no cenário mundial, contudo a ampliação do parque produtor resulta no aumento dos riscos inerentes à atividade. Assim, as comunidades existentes nas regiões produtoras estão cada vez mais expostas aos riscos tecnológicos, convivendo com a possibilidade de ocorrência de acidentes com consequências como contaminação do ar, solo e água com intensas implicações ambientais e sociais. Nesta tese são investigados os fatores que atuam na percepção da comunidade acerca dos riscos físicos (explosões e vazamentos) de dois empreendimentos, o Terminal Aquaviário de São Sebastião e o Gasoduto de Mexilhão em Caraguatatuba, ambos situados no litoral norte do estado de São Paulo, e operados pela Petrobras e sua subsidiária Transpetro. Entre as estratégias metodológicas foram realizadas entrevistas semiestruturadas, com a comunidade que reside na área de influência direta e indireta desses empreendimentos. Espera-se, desta forma, contribuir para os desafios da construção de uma gestão dos riscos associados à exploração e produção de petróleo e gás cada vez mais participativa, que incorpore a questão dos riscos não só do ponto de vista técnico/probabilístico, mas também como construção social. Essa pesquisa faz farte de um conjunto de trabalhos conduzidos pelo Laboratório de Estudos Qualidade de vida, Ambiente e Subjetividade, sediados no Núcleo de Estudos e Pesquisas Ambientais (NEPAM/UNICAMP), e apoiados pela FAPESP como "Qualidade de Vida e Energia no Litoral Paulista: implicações socioeconômicas e ambientais da indústria de petróleo e gás natural" (Processo nº 2011/ 20803-5) e "Saúde Mental, Violência e Mudanças Ambientais Globais Urbanas no Corredor de Exportação Tamoios ¿ D Pedro I, São Paulo, Brasil" (Processo nº 2013/17173-5) Abstract: The petroleum exploitation is considered essential to the economy and energy self-sufficiency of the countries. In Brazil, the discovery of new reserves of oil and natural gas in the pre-salt puts in a strategic position both economically and technology on the world stage, but the expansion of production facilities results in increased risks inherent in the activity. Thus, the communities living in production areas are increasingly exposed to technological risks, coexisting with the possibility of accidents with consequences such as contamination of air, soil and water with heavy environmental and social implications. This thesis investigated the factors that influence the perception of the community about the physical risks (explosions and leaks) for two projects, Terminal Aquaviário de São Sebastião e o Gasoduto de Mexilhão em Caraguatatuba, both situated on the northern coast of São Paulo, and operated by Petrobras. Among the methodological strategies were conducted semi-structured interviews with the community residing in the area of direct and indirect influence of these enterprises. It is hoped in this way, contribute to the challenges of building the management of risks associated with the exploration and production of oil and increasingly participatory gas, incorporating the question of risks not only the technical / probabilistic point of view, but also as a social construction. This research makes his sufficiency of a body of work conducted by the Laboratory Quality of Life, Environment and Subjectivity, based at the Center for Environmental Studies and Research (NEPAM/UNICAMP), and supported by FAPESP as "Qualidade de Vida e Energia no Litoral Paulista: implicações socioeconômicas e ambientais da indústria de petróleo e gás natural" (Process nº 2011/ 20803-5) and "Saúde Mental, Violência e Mudanças Ambientais Globais Urbanas no Corredor de Exportação Tamoios ¿ D Pedro I, São Paulo, Brasil" (Process nº 2013/17173-5) Doutorado Aspectos Sociais de Sustentabilidade e Conservação Doutora em Ambiente e Sociedade CAPES FAPESP 2011/22370-9 e 2013/22190-6

Orientador: Neucimar Jeronimo Leite Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Resumo: O problema da recuperação de imagens por conteúdo tem sido uma área de muito interesse nos últimos anos, com múltiplas aplicações em diferentes domínios de geração de imagens. Uma classe de imagem onde este problema não tem sido resolvido satisfatoriamente referese à classe de Sensoriamento Remoto. Imagens de Sensoriamento Remoto (ISR) são obtidas como combinação do sensoriamento da Terra em múltiplas bandas espectrais. Esta tese aborda o problema da recuperação por em conteúdo das ISR . Este tipo de recuperação parte da caracterização do conteúdo de uma imagem e uma das suas principais abordagens considera modelos matemáticos da área de Processamento de Imagens a ser abordada nesta tese. Neste trabalho, abordamos o processo de recuperação de ISR que utilizando três recursos principais: padrões de textura e cor como elemento básico da consulta, uso de múltiplos modelos matemáticos de representação e caracterização do conteúdo e um mecanismo de retroalimentação para o processo de consulta. As principais contribuições da tese são: (1) uma análise dos problemas da recuperação por conteúdo para ISR; (2) a proposta de um modelo para esta recuperação; (3) um modelo e métrica de similaridade baseado no modelo proposto; (4) proposta de implementação do processamento das consultas que mostra a viabilidade do modelo Abstract: Content-based retrieval of images is a topic of growing interest given us multiple applications. One kind of images that have not yet been dealt with satisfactorily are the so-called Remote Sensing Images. Remote Sensing Images (RSI) are a especial type of image, created by combination of sensoring on different spectral bands . This work deals with the problem of content-based retrieval of Remote Sensiong Images(RSI). It uses the image retrieval approach based on content representation models from image processing area. This work presents a content-based image retrieval model for RSI, based on three main features: patterns of color and texture as basic query concept, use of multiple content representation modelsanda feedback Televance machanism. The main contributions os these work are: (1) an analysis of content-based RSI pro,. blems; (2) a proposal of a model for RSI retrieval; (3) a proposal of model and metric for similarity measure; (4) a proposal of algorithm for processing of content-based queries Doutorado Doutor em Ciência da Computação

Orientadores: Célia Regina Tomiko Futemma, Aline Vieira de Carvalho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas Resumo: Ao meio rural cabe, hoje, resolver um dos maiores desafios da humanidade: produzir alimento, biocombustíveis e fibras conservando a biodiversidade e os serviços ecossistêmicos. Para alcançar tal desafio é necessário um novo entendimento sobre os agrossistemas, que integre aspectos econômicos, sociais e ambientais em múltiplas escalas espaciais e temporais. O arcabouço conceitual da resiliência tem sido empregado com sucesso nestas situações. Em agrossistemas a resiliência está fortemente relacionada às opções de manejo em uma unidade produtiva (UP), que por sua vez são fortemente influenciadas pela percepção do agricultor frente às oportunidades e desafios decorrentes das pressões econômicas, sociais, políticas e ambientais de diferentes escalas. O objetivo central desse estudo foi entender quais características das UPs lhes conferem maior resiliência, com foco na influência dos capitais social, humano e natural. Avaliou-se em particular os efeitos das diferentes ações de assistência técnica e extensão rural (ATER) coexistentes na região (organizações públicas, privadas e da sociedade civil), bem como as modificações nos sistemas produtivos de UPs parceiras do setor privado para a produção de dendê; além das características internas das UPs que delineiam sua dinâmica, bem como suas relações com as demais escalas. Para tal foi selecionada como área de estudo a região de Tomé-Açu ¿ PA, por ser foco do Programa Nacional de Produção e Uso de biodiesel (PNPB) e possuir particular histórico regional. Assim, foram conduzidas entrevistas semiestruturadas com agricultores, técnicos e funcionários de empresas plantadoras de dendê, poder público local, pesquisadores e agentes de ATER. Ademais, foi feito um levantamento bibliográfico e visitas a campo, que serviram de base para a elaboração do histórico regional, croquis das propriedades, além da identificação de períodos de mudanças de uso e cobertura do solo nas UPs. Os resultados apontam que os capitais social e humano são extremamente influentes na resiliência dos agrossistemas, por conferirem maior capacidade adaptativa e de transformação frente às pressões provenientes das diferentes escalas. As ações de ATER têm alinhamento semelhante ao modelo produtivista, contudo, o foco dado à agricultura familiar lhes confere um papel promissor. Todas as UPs apresentam grande dinâmica em suas trajetórias, que podem ou não ser precedidas de crises. Duas estratégias se apresentam como forma das UPs de retomar ou fortalecer sua produção agrícola: uma exógena, baseada na monocultura do dendê, em associação com empresas do setor de biodiesel; outra, endógena, baseada na implantação de Sistemas Agroflorestais (SAFs), com elevada diversidade, e construída a partir de experiências regionais prévias. Ambas as estratégias se apresentam como alternativas de mudança para os pequenos agricultores, que são mediadas pelos seus respectivos capitais social, humano e natural. Enquanto UPs com longo histórico, optam, em geral, pela estratégia de maior diversidade, através da implantação de SAFs; UPs com solo empobrecido e menor capacidade de investimento, usualmente recorrem às parcerias com o setor privado para implantação de monoculturas de dendê, com forte aporte de insumos externos. As duas estratégias se apresentam como possibilidade de impulsionar a recuperação e fortalecimento de UPs, contudo com resultados potencialmente distintos Abstract: Producing food, fibres and biofuels while maintaining biodiversity and ecosystem services is one of the greatest challenges that rural populations are facing. To meet this challenge it is necessary a new approach to understand the dynamics in agrossystems, which accounts for ecological, social and economic domains, over various temporal and spatial scales. The resilience approach has been successfully used in these cases. In agrossystems resilience is related to the farm management, which is influenced by the perception of opportunities and challenges from different scales at social, economic, political and ecological domains. The main goal of this study is to understand the contribution of social, human and natural capitals in the agrossystems resilience. In particularly, the focus was given to analyze the influences of the Technical Assistance and Rural Extension (TARE) provided by public, private and civil society organizations; also to the analyses of the changes in the agricultural systems, after the establishment of contracts with the biofuel private sector; and finally the understanding of the contribution of internal characteristics of households that influences their dynamics, also related to pressures in different scales. The study was conducted in Tomé-Açu, in the Amazonian region, due to the direct influence of Nacional Program for Biofuel Use and Production, and because of unique regional historical aspects. Semi structured interviews were conducted with smallholders, technicians and biofuel corporations personnel, public and civil organization actors related to the TARE services. And to complete the data from interviews, a bibliographic research and field surveys of the smallholder¿s farms were used to identify the periods of land use and cover changes at local level, and also to better understand the region dynamic. The result supports the strong contribution of social and human capital in the resilience of agrossystems, by increasing their adaptive and transformation capacities on dealing with pressures from different scales. This multiplicity of TARE actors and the focus in supporting family farming turn the TARE initiatives promising in the region. All farms analysed were highly dynamic, with changes not always preceded by crisis periods. Two main strategies are available to the smallholders at region: one based on external dynamics, based on monoculture of palm oil with participation of big biofuels companies; the other one, is through diversity, by using agroforestry systems (AS) constructed by local institutions based on previous local experiences. These two options are available for smallholders recovery in the region, which are then, mediated by each landowner social, human e natural capitals. Households withlonger history in the land usually adopt more diversified systems (AS), while households withmore degraded soil, with less capital for investment, frequently opt for the partnership with the large biofuel companies, and implement palm monocultures with huge amounts of external inputs Doutorado Aspectos Biológicos de Sustentabilidade e Conservação Doutora em Ambiente e Sociedade CAPES

Orientadores: Simone Aparecida Vieira, Leila da Costa Ferreira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas Resumo: Este trabalho discute a adequabilidade da política brasileira de mudança do clima, como promotora de ações estruturantes de adaptação. Analisamos, no contexto do processo de implementação da UNFCCC, a relação Norte-Sul, no que se refere ao suporte para o desenvolvimento de políticas públicas. Argumentamos que a política internacional tem contribuído para criar distorções, induzindo países em desenvolvimento a priorizarem agendas focadas em mitigação de emissões de gases de efeito estufa em detrimento de investimentos estruturantes de longo prazo em adaptação. Estudamos o caso brasileiro com a implementação do Plano ABC, e nesse contexto, avaliamos como técnicos em extensão rural e pecuaristas de Minas Gerais têm percebido benefícios decorrentes da implementação da tecnologia de recuperação de pastagens degradadas, incentivada por meio da linha ABC-Recuperação, em especial possíveis efeitos associados à produtividade e capacidade adaptativa dos sistemas produtivos. O estado de Minas Gerais foi selecionado para esse estudo em função do elevado nível de adoção do Plano ABC observado até o ano de 2013. O estudo foi executado em duas etapas, abrangendo nove mesorregiões de MG. Inicialmente, foi avaliado como técnicos em extensão rural percebem a mudança do clima e seus efeitos sobre a atividade de produção pecuária, além do impacto da adoção da linha ABC-Recuperação. Na segunda etapa do estudo, pecuaristas que já haviam adotado a linha ABC-Recuperação foram entrevistados com o objetivo de avaliar sua intenção comportamental de manter ou incrementar a recuperação de pastagens degradadas a médio/longo prazo. De modo complementar, séries históricas de dados meteorológicos colhidos entre 1960 e 2010 nas mesorregiões estudadas foram avaliados quanto ao padrão de flutuação de temperatura, precipitação e umidade relativa. A dinâmica de flutuação desses parâmetros foi comparada à percepção vocalizada pelos técnicos em extensão rural. Os padrões de chuva e temperatura variam entre mesorregiões, e a percepção declarada pelos entrevistados correlacionou-se mais intensamente com a frequência de eventos extremo de calor. Veranicos, eventos de seca durante o período chuvoso, foram os fatos mais notadamente citados pelos entrevistados com relação a precipitação. Em regiões onde esse padrão foi observado, constatou-se sensibilidade mais caracterizada ao tema da mudança do clima do que em regiões onde esse tipo de stress hídrico não foi tão pronunciado. Por fim, analisamos a intenção comportamental dos pecuaristas, que adotaram a linha ABC-Recuperação em permanecer adotando a tecnologia de recuperação de pastos degradados, como estratégia para reduzir os riscos de flutuações climáticas. Com base nesses resultados um modelo estatístico foi proposto e seu grau de explicação foi calculado em 31,52% da variância dos dados. Quatro fatores destacaram-se como prioritários: "Habilidade em controlar a situação", "Crenças de controle", "Crenças comportamentais" e "Motivação para concordar com o referente". Os resultados alcançados por esse estudo sustentam a viabilidade do uso de técnicas quantitativas para avaliação de políticas públicas. A análise da intenção comportamental, associada ao enfrentamento das mudanças do clima, permitirá antecipar a avaliação da performance dessas políticas, resultando assim em ganhos sistêmicos de governança, em especial no que se refere à performance de estratégias de adaptação aos efeitos da mudança do clima Abstract: he aim of this thesis is to discuss the suitability of the Brazilian sectoral climate change policy for the agricultural sector, as a promoter of structural adaptation actions with medium / long term benefits. Thus, we analyzed the North-South relationship with regards to support for public policy development, in the context of the UNFCCC implementation process. We argue that international politics has contributed to create distortions, inducing developing countries to prioritize greenhouse gases focused agendas at the expense of long-term structural investments in adaptation. We studied the Brazilian case with regard the implementation of the Brazilian Sectoral Plan for Mitigation and Adaptation to Climate Change for the consolidation of a Low Carbon Economy in Agriculture (ABC Plan), in this context, we assed how the livestock sector from Minas Gerais (MG) state has perceived benefits resulting from the implementation of the degraded pasture recovery technology, promoted by the recovery ABC-credit line, in particular, effects associated to productivity and adaptive capacity of production systems. The MG state was selected for this study due to the magnitude of the ABC Plan adoption in comparison to other Brazilian states, in particular up until 2013. The study was performed in two stages, covering nine mesoregions in MG. Initially, climate change perception was evaluated among rural extension service technicians, particularly its effects on livestock production, and the impact of the adoption of ABC-recovery credit line. In the second stage of the study, farmers who had adopted the ABC-recovery credit line were interviewed in order to assess their behavioral intention to maintain or enhance the recovery of degraded pastures in the medium / long term. Complementarily, series of meteorological data, collected between 1960 and 2010 in 51 sites distributed over MG mesoregions were evaluated according to temperature fluctuation, precipitation and relative humidity. The dynamics of fluctuation of these parameters were compared to the perception voiced by experts in rural extension. The temperature and rainfall patterns vary between mesoregions and the perception reported by the interviewed public correlated more strongly with the frequency of extreme heat events. With respect to precipitation, Indian summers, characterized by particularly drought events during the rainy season, were the most notably highlighted facts by respondents. In regions where this pattern was observed, there was more characterized sensitivity to climate change issue than in regions where this type of water stress was not as pronounced. Finally, we analyze the behavioral intention of farmers who adopted the ABC-recovery credit line to remain adopting the degraded pasture recovery technology as a strategy to reduce the risks of climate fluctuations. Based on these results a statistical model was proposed and its degree of explanation was calculated at 31.52% of the variance of the data. Four factors were highlighted as priorities: "Ability to control the situation", "Control beliefs ", "Behavioral beliefs" and "Motivation to agree to the referent." The results achieved in this study support the viability of the use of quantitative techniques for evaluating public policies. The analysis of behavioral intention associated with the confrontation of climate change, could be used as a tool to support public policy management. The assessment of public policies performance would result in systemic governance gains, particularly in relation to the performance of adaptation strategies with regards to effects of climate change Doutorado Aspectos Biológicos de Sustentabilidade e Conservação Doutor em Ambiente e Sociedade Embrapa, M.DG P/CAT n.431/2011 de 14/07/2011 FAPESP 2013/19678-7

Orientador: Jansle Vieira Rocha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: A agricultura é uma atividade econômica de alta dependência das condições do tempo e do clima e quando associada às geotecnologias espaciais e à modelagem agrometeorológica, permitem otimizar sistemas eficientes para estimativa da produtividade agrícola em escala regional e nacional, permitindo a obtenção de melhores informações. Estimativas precisas vêm surgindo com o avanço tecnológico em sensoriamento remoto; o método do triângulo, baseado em temperatura de superfície e índice de vegetação, vem demonstrando ser uma ferramenta útil para a estimativa de evapotranspiração (EF). Sob essa premissa, o objetivo foi estimar evapotranspiração por meio do método do triângulo, e substituir os valores de evapotranspiração relativa (ETr/ETp) do modelo agrometeorológico de estimativa de produtividade, proposto por Doorenbos e Kassam (1979), pelos valores estimados de EF, ou seja, desta forma o modelo terá somente dados espectrais como variável de entrada. O período de análise foram os anos-safras de 2002/03-2011/12, para o estado do Paraná, Brasil. Os resultados mostraram que o método do triângulo estimou evapotranspiração e validou acuradamente os dados estimados, com os obtidos por balanços hídricos climatológicos de Thorntwaite e Matter (1955), apresentaram, para alguns municípios, valores de "d1" ("d" de Willmott modificado) acima de 0,8, sendo que os valores de R² ficaram aproximadamente entre 0,6 e 0,7; os erros analisados e o teste de Mann-Whitney mostraram que os dados estimados estão muito próximos dos dados observados. Os resultados apresentados referentes ao modelo agrometeorológico foram de d1 entre 0,8 e 0,9 na maioria dos municípios. O RMSE, que indica a acurácia do modelo, mostrou que, em média houve variação entre 30,81 kg/ha a 116,88 kg/ha. O p-valor foi utilizado como indicador da significância do modelo ao nível de 5%, indicando que não houve diferença estatística significativa entre os dados estimados e observados, ou seja, os dados estimados pelo modelo foram estatisticamente iguais à média dos dados observados. Desta forma, imagens de sensoriamento remoto podem ser utilizadas como ferramentas na ausência de informações de superfície, servindo como entrada de dados para auxiliar em modelagem agrometeorológica de estimativa de produtividade agrícola da soja Abstract: Agriculture is an economic activity with high dependence on weather and climate and when associated with spacial geotechnology and agrometeorological modeling, can optimize the structure more efficient and dynamic to estimate agricultural yield in regional and national systems, allowing obtaining accurate information and cost. Condition of soil moisture is a key parameter in agricultural modeling, which directly influences the exchange of water and energy fluxes between the atmosphere / surface. Accurate estimates are emerging with technological advances in Remote Sensing and Triangle Method based surface temperature and vegetation index, has proven to be a useful tool for estimating evapotranspiration. The objective of this study was to estimate evapotranspiration Fractionated (EF) by the Triangle Method, regionally, and replace the values of Relative Evapotranspiration (ETr/ETp) of agrometeorological model for estimating yield proposed by Doorenbos and Kassam (1979), by valore EF, it means, the model with only spectral data as an input variable. The period of analysis were the crop years 2002/03-2011/12, for the state of Paraná - Brazil. The results showed that the triangle method estimated evapotranspiration and validated accurately the estimated data, with observed data obtained by Balance Water Climatological Thorntwaite and Matter (1955), showed for some counties values of "d1" ("d" modified Willmott) above 0.8, and the R² values were approximately 0.6 and 0.7; the analyzed errors and the Mann-Whitney test showed that the estimated data are very close to the observed data. The results shown for the agro-meteorological model were d1 between 0.8 and 0.9 in most counties. The RMSE, which indicates the accuracy of the model, showed that on average there was variation between 30.81 kg/ha to 116.88 kg/ha. The p-value was used as the indicator significance of the model at the level of 5%, indicating that there was no statistically significant difference between the estimated and observed data, this means that the average of the data estimated by the model were statistically equal the average of the observed data. Thus, we can say that images of Remote Sensing can be used as tools in the absence of surface information, serving as input data to assist in agrometeorological modeling to estimate crop soybean yield Doutorado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Doutora em Engenharia

Orientador: Rozely Ferreira dos Santos Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Alcançar a conservação de áreas que abrigam importante legado ecológico e cultural, legalmente protegidas, em um contexto urbano é um desafio, que pode ser obtido se consideradas estratégias que efetivem a paisagem ao seu redor como uma zona de amortecimento. Paisagens altamente dinâmicas e multifuncionais, como se configuram as zonas de amortecimento, exigem estratégias de gestão que considerem a importância da conservação da integridade da paisagem e das atividades humanas na busca por reduzir os conflitos inerentes a essa integração. Nessa linha, acredita-se que há um limiar de qualidade ambiental a partir do qual a ZA deixa de cumprir o seu papel. A pergunta que segue é como reconhecer esse limiar? Ainda não encontramos essa resposta efetivamente aplicada nos planejamentos de áreas protegidas. Desse modo, este estudo pretende contribuir para tal resposta aplicando a abordagem de avaliação de serviços ecossistêmicos capaz de indicar sobre a qualidade ambiental esperada para uma ZA, dado em um contexto específico: Reserva Florestal do Morro Grande. Partindo do pressuposto de que quanto mais próximo dos limites da área protegida, melhor deve ser a qualidade de uma ZA, os critérios foram aplicados em seis municípios que envolvem a reserva e em buffers de 1 a 10km. A avaliação sobre os serviços ecossistêmicos é aplicada em cada município e em faixas de distanciamento da Reserva, sob dois enfoques, o da análise da paisagem e o da perspectiva da gestão desses municípios, por meio de seus planos municipais diretores. Os resultados dessas análises foram comparados com os valores de referência obtidos a partir de especialistas em serviços ecossistêmicos. A estratégia foi o de avaliar as coberturas da terra e usos humanos por sua capacidade de ofertar serviços ecossistêmicos. As respostas obtidas foram representadas espacialmente, de forma a compreender e comparar o gradiente de proteção dado por cada município. Acredita-se que essa abordagem, é capaz de fornecer uma estratégia metodológica de avaliação sobre a efetividade de ZA, indicando limiares técnicos e, ao mesmo tempo, de maneira compreensível e facilmente replicável, para a população de forma a fortalecer os processos participativos de planejamento ambiental Abstract: Conserving areas with significant ecological and cultural values, protected under environmental legislation, in an urban context is a challenge. Conservation can be achieved with strategic actions with the implementation of buffer zones, comprising the surrounding landscape. Landscapes, or buffer zones, are highly dynamic and multifunctional. They require management strategies that should consider the conservation of the landscape as well as human activities, seeking ways to minimize conflicts which are inherent to this interface. It is believed that there is a threshold for environmental quality from which the buffer zone can no longer play its role. The main question is: how to identify this threshold? Protected area planning does not seem to provide an answer to this question. This thesis aims to contribute in searching that answer. This research is based upon an approach which looks at ecosystem services as expected indicators of environmental quality in buffer zones. This approach was tested in the Morro Grande Forrest Reserve, as the study area. The main assumption was that the closer to the protected area, the better the environmental quality of the buffer zone should be. The assessment criteria was applied in buffers of 1 to 10 km surrounding the study area, with a total area comprising six Local Government Areas (LGA). The assessment of ecosystem services was applied to each LGA and in the buffers surrounding the study area. Two different perspectives were applied to the assessment: landscape analysis and Local government management, based on analysis of LGA¿s strategic and business plans. The results were compared to benchmarking values, obtained in the literature. The strategy was based on the analysis of land cover and human activities, and its ability to enable ecosystem services. The findings have been mapped to enable better understanding of the different levels of protection provided by each LGA. It is believed that this approach provided a suitable methodology for the assessment of the effectiveness of buffer zones, identifying technical thresholds. Moreover, it is believed that the proposed methodology can be easily applied in participatory planning, empowering local communities to participate in and strengthen environmental planning Doutorado Recursos Hídricos, Energéticos e Ambientais Doutora em Engenharia Civil CAPES 01-P-02213/2012

Orientador: Jorge Luiz Alves Trabanco Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Com o uso de métodos adequados, receptores GNSS podem determinar coordenadas com acurácia suficiente para aplicação em projetos de engenharia. Porém a altitude elipsoidal obtida não utiliza o mesmo sistema de referência da engenharia de transportes. A altitude elipsoidal pode ser transformada em ortométrica com a utilização de modelos geoidais que são gerados a partir de dados gravimétricos. Neste trabalho são apresentados alguns conceitos introdutórios sobre a geração de modelo geoidais. Em seguida mostra o desenvolvimento de uma nova sistematização do tratamento de dados gravimétricos com objetivo de facilitar a detecção de erros, aumentar a produtividade e melhorar a organização de resultados obtidos. Dentro deste desenvolvimento, são revisadas as teorias utilizadas para transformar medições feitas com gravímetros diferenciais em aceleração da gravidade. Apresenta também técnicas de ajustamento de observações com intuito tratar erros aleatórios. A nova abordagem sugerida foi utilizada para o desenvolvimento de um software objetivando validar as idéias propostas, permitir a comparação com outras soluções existentes e também servir como uma contribuição tecnológica. Dados gravimétricos reais foram testados dentro da abordagem proposta tendo sido observados mais organização, ganho de produtividade e principalmente a detecção de erros grosseiros e aleatórios. Com a revisão do cálculo da correção da maré, percebeu-se que programas e equipamentos atualmente em uso não possuem configuração do fator gravimétrico, fato que pode influenciar em até 0; 007mGals no processamento das observações Abstract: With the use of appropriate methods, GNSS receivers can determine coordinates with sufficient accuracy for use in projects. The ellipsoidal height obtained, however, does not use the same reference system as the one used in transportation engineering. The ellipsoidal height can be transformed to orthometric height using geoid models that are generated from gravimetric data. In this work some introductory concepts on the generation of geoid model are presented. Then it shows the development of a new approach in systematization of gravimetric data processing aiming to facilitate the detection of errors, increase productivity and improve the organization of the results obtained in the gravimetric surveys. Within this development, the theories used to convert measurements of the differences in gravity acceleration are revised. It also features adjustment techniques of observations in order to deal with random errors. The new suggested approach was used to develop software in order to validate the proposed ideas, allow comparison with other existing solutions, and also serves as a technological contribution. Gravimetric data were tested within the suggested approach. It was observed better organization, productivity gains and mainly detection of gross errors and random. With the review of the tide correction calculation, it was realized that programs and equipments now widely used have no gravimetric factor setting, a fact that can influence up to 0; 007mGals in processing the readings Doutorado Transportes Doutor em Engenharia Civil

Orientadores: Jansle Vieira Rocha, Rubens Augusto Camargo Lamparelli Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: O levantamento subjetivo para a estimativa da produção agrícola, baseado em entrevistas, ainda prevalece no Brasil, com consequencias em sua exatidão. Dada a sua importância para o planejamento de políticas públicas e preços de mercado, o monitoramento de áreas agrícolas e estimativas da produtividade com o uso de geotecnologias e dados espectrais e meteorológicos, pode contribuir significativamente para estimativas mais precisas e de menor custo. O estado de São Paulo é o maior produtor de etanol e açúcar de cana-de-açúcar do Brasil, assim, são de extrema importância a identificação de áreas de cana-de-açúcar e suas fases de cultivo de forma temporal e espacial. Além disso, o conhecimento da influência das condições do tempo permite tanto o monitoramento da produção como a aplicação de modelos de estimativa de produtividade. Neste trabalho foram utilizados dados presentes no produto MOD13Q1 do sensor MODIS, sendo NDVI, para identificação e monitoramento, qualidade (VI Quality) e confiabilidade (Reliability), aplicadas para a eliminação de pixels falhos nas imagens de NDVI. Estes foram utilizados para mapear áreas cujo perfil temporal se assemelhasse ao de cultivo de cana-de-açúcar, além de identificar as fases de pico do ciclo vegetativo, colheita, final da colheita e desenvolvimento. Os resultados mostraram que a metodologia foi capaz de identificar perfis característicos de cana-de-açúcar e suas respectivas fases de cultivo. Foram utilizados também dados meteorológicos do modelo global ECMWF para a determinação do total acumulado de precipitação, radiação global, evapotranspiração de referência e graus dias entre as fases de crescimento e colheita da cana-de-açúcar no estado de São Paulo e a estimativa da produtividade. Primeiramente, foi feita a verificação da precisão e acurácia do modelo atmosférico ECMWF pela comparação de dados decendiais simulados de precipitação, temperatura máxima e mínima do ar aos observados por mapas interpolados de estações meteorológicas do estado de São Paulo no período entre 2005 e 2010. Como resultado, observou-se que o modelo ECMWF simula satisfatoriamente, sendo a maior parte dos resultados com R² > 0,60; d > 0,7; RMSE < 5ºC e < 50mm; Es < 5°C e < 24mm. Após a verificação, os acumulados foram apresentados em formato de mapa temático na resolução espacial do sensor MODIS de 250 metros. A análise dos resultados mostrou que foi possível identificar a variabilidade espacial das variáveis climáticas e sua relação com a realidade apresentada por órgãos oficiais. Foi utilizada a metodologia do Zoneamento Agroecológico (ZAE) para a estimativa da produtividade da cana-de-açúcar nos períodos de 2006/2007, 2007/2008, 2008/2009 e 2009/2010. O modelo foi adaptado para a estimativa da produtividade potencial, estimada e o déficit hídrico. Os resultados foram comparados com dados oficiais divulgados pelo órgão IBGE na escala de município e apresentaram relativa eficácia, sendo grande parte com uma superestimativa entre 0 e 25 mil quilogramas por hectare. Foi possível também a geração de mapas de déficit hídrico no Estado de São Paulo para cada período, destacando assim áreas com queda na produtividade Abstract: Subjective methods are normally used in Brazil to estimate agricultural production. These are based on interviews and therefore limited in terms of statistical evaluations and accuracy estimates of the results. This information is important for public and private planning. Agricultural monitoring and yield estimates using remote sensing and geotecnologies and weather data can contribute significantly for more accurate estimates with lower costs. Sao Paulo state is the largest producer of ethanol and sugarcane in Brazil, thus, it is extremely important to identify areas of sugarcane cultivation and detect the phenological phases, both spatial and temporally. Furthermore, knowledge of the influence of weather conditions allows production monitoring and the application of yield estimation models. NDVI images were used, for identification and monitoring of sugarcane. Quality and Reliability images were used for the elimination of contaminated pixels in NDVI images. These were used to map areas whose temporal profile resembled the sugarcane cultivation behavior, besides to identify the phases of peak of growth cycle (maximum vegetation biomass), harvest, end of harvesting and development of sugarcane. The results showed that the methodology was able to identify the characteristic profile of sugarcane and their respective stages of cultivation. Meteorological data from the ECMWF global model were also used for determining the total cumulated rainfall, global radiation, reference evapotranspiration and degree days between growth and harvesting phases of sugar cane in Sao Paulo and yield estimation. Previously a verification of accuracy and precision of the ECMWF was carried out by comparing 10-day period precipitation, maximum and minimum air temperature simulated with interpolated maps from 33 weather stations in Sao Paulo state between 2005 and 2010, generating statistical maps pixel by pixel. Statistical indexes showed to be satisfactory (most of the results with R² > 0.60, d > 0.7, RMSE < 5ºC and < 50 mm; Es < 5°C and < 24 mm) in the period studied and ECMWF model can be recommended for use in the Sao Paulo state. After verification, the periods accumulated were presented in map format using MODIS spatial resolution of 250 meters. The results showed the spatial variability of climate variables and the relationship to the reality presented by official data. For sugarcane yield estimate the Agroecological Zone (ZAE) methodology was used in the periods of 2006/2007, 2007/2008, 2008/2009 and 2009/2010. The estimation of potential yield and water deficit were adapted to the model. The results were compared with official data released by IBGE at municipality scale and presented relative effectiveness, being largely an overestimate between 0 and 25,000 kg per hectare. It was possible to create maps of water deficit in the Sao Paulo state for each period, highlighting sugarcane yield reducing areas Doutorado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Rubens Augusto Camargo Lamparelli Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo:A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) exerce papel fundamental na economia na medida em que fornece matéria prima para a produção das comodities açúcar e álcool. Dentro deste contexto a necessidade de informações, as quais possibilitam o acompanhamento desta, é extremamente importante porque permite avaliar a disponibilidade da matéria prima e sua demanda. Para isto, é necessário o monitoramento constante da cultura e uma das formas de se fazer é com o uso de imagens de sensoriamento remoto. Porém, sabe-se que nem sempre isso é possível devido aos períodos chuvosos que ocorrem durante a safra e, portanto, dificultando a aquisição de imagens de satélite livre de nuvens. Para tentar minimizar este problema, a utilização de sensores ativos, como é o caso dos sensores radar de abertura sintética (SAR - Synthetic Aperture Radar), pode ajudar. Os sensores SAR podem coletar dados da superfície em áreas com freqüente cobertura de nuvens e névoa, operando inclusive à noite. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo: analisar o potencial das imagens de radar PALSAR/ALOS, polarizações HH e HV, no monitoramento da cultura de cana-de-açúcar, determinar os efeitos das linhas de plantio em culturas de cana-de-açúcar nessas imagens de radar e estimar a produtividade agrícola em talhões de cana-de-açúcar, por meio de um modelo utilizando imagens de radar do sensor PALSAR/ALOS e dados agronômicos, nas safras: 2007/08, 2008/09, 2009/10 na região nordeste do Estado de São Paulo. Os resultados mostraram que foi capaz de detectar mudanças na estrutura (biomassa) da cana-de-açúcar. Os valores médios do coeficiente de retroespalhamento (?°), provenientes de talhões, com linhas de plantio perpendiculares, na polarização HH, foram mais altos que os dos talhões com linhas paralelas à linha de visada do sensor (0,7 a 2,3 dB mais altos, 1,2 dB em média). Para a polarização HV não houve diferença estatisticamente significativa. Já os modelos de estimativa de produtividade explicaram 79%, 12% e 74% da variação da produtividade agrícola observada nos talhões nos anos safra 2007/08, 2008/09 e 2009/10, respectivamente, e o modelo considerando as três safras juntas explicou 66%. Esses resultados podem ser usados para auxiliar e aprimorar a estimativa da produtividade feita in loco, e, principalmente, proporcionar uma alternativa ao monitoramento da cultura sob quaisquer condições climáticas Abstract: The sugarcane (Saccharum spp.) plays important role in economy because it is source of raw material for sugar and alcohol production. In this context the information needs, which enables its monitoring is very important due to allows evaluate the availability of raw material and its demands. For this, it is need a crop systematical monitoring and one of the ways to do this is through the use of remote sensing images. However, it known that it is not always possible due to the rainy season that occurs in certain periods during the crop phenological phases, impeding the acquisition of optics satellite images free of clouds. To get around this problem the use of active sensors, such as sensors of synthetic aperture radar (SAR) can help. SAR sensors can collect data in areas with frequent cloud cover and fog and can operate even at night. Therefore, this study aimed to analyze the potential of radar PALSAR/ALOS, in HH and HV polarizations, for monitoring the sugarcane crop, to determine the effects of planting rows on the backscatter and estimate sugarcane yield by means of model using radar sensor PALSAR/ALOS and agronomic data, in crop seasons: 2007/08, 2008/09, 2009/10 in northeastern region of São Paulo. The results are promising because it was able to show changing in biomass enabling the monitoring. The mean values of the backscattering coefficient (?°) from fields with perpendicular rows, in HH polarization, were higher than those from parallel rows to the range direction of the satellite (0.7 to 2.3 dB over high, 1.2 dB on average). For HV polarization, there was no statistically significant difference. The yield model estimation, explained 79%, 12% and 74% of the variation in final yield, observed in the plots, in crop seasons 2007/08, 2008/09 and 2009/10, respectively, and the model built for the three crop seasons together explained 66% . These results can be used to assist and improve the prediction of yield performed in loco, and mainly to afford an alternative for crop monitoring in some weather conditions Doutorado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Doutora em Engenharia Agrícola

Orientador: Lucila Chebel Labaki Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O processo de urbanização é causador de grandes impactos ambientais, dentre eles a extinção da vegetação nativa. Pouco se sabe sobre o efeito de fragmentos florestais no clima local urbano, apesar de haver um consenso em relação aos benefícios da vegetação na modificação do microclima e na melhoria dos níveis de conforto térmico humano. Este estudo tem como objetivos caracterizar o microclima de fragmentos florestais, remanescentes da Floresta Estacional Semidecidual, na cidade de Campinas-SP; quantificar a magnitude e a extensão do efeito de fragmentos florestais urbanos no clima do entorno edificado; e encontrar um percentual mínimo de área de fragmento florestal em relação à área total urbanizada que seja suficiente para modificar o clima local urbano. Para tanto, foram realizados monitoramentos fixos e móveis de variáveis climáticas na microescala e na escala local urbana. Os fragmentos florestais foram caracterizados por meio da abertura do dossel florestal, da área e com base em inventários. A paisagem urbana foi descrita a partir da classificação do uso do solo, sendo possível distinguir as zonas climáticas urbanas e o padrão da fronteira. Os resultados mostram que a estabilidade térmica aumenta com a área dos fragmentos florestais. Ocorrem diferenças térmicas e de umidade do ar no perfil vertical e horizontal das florestas, que são influenciadas pelo ambiente construído. Por outro lado, foi possível constatar que o efeito das florestas sobre a o clima local urbano aumenta com o percentual de área de floresta sobre o total urbanizado (A.V. / A.U.). Sugere-se uma porcentagem mínima de 20% de A.V. / A.U. No tecido urbano, recomenda-se a distribuição homogênea de fragmentos florestais, com formato regular, em uma distância de aproximadamente o dobro da largura média dos fragmentos Abstract: The urbanization process causes major environmental impacts, among them the native vegetation extinction. Little is known about the effects of forest fragments in an urban environment, although there is a consensus regarding the benefits of vegetation in modifying the microclimate and improving the human thermal comfort. This study aims to characterize the microclimate of the forest fragments, remnants of Semideciduous Seasonal Forest, in the city of Campinas; to quantify the magnitude and extent of the effect of urban forest fragments in the climate of the surrounding buildings; and to find a minimum percentage of forest fragmentation area in relation to the total urbanized area which is sufficient to modify the local urban climate. Thus, observations of climate variables in both micro and local scales were made. The forest fragments were characterized by measurements of forest canopy openness, area and inventories. The urban landscape was described based on land use classification, being possible to distinguish the climatic urban zones and the frontier pattern. The results show that thermal stability increases with the area of forest fragments. There were differences of thermal and air humidity in the vertical and horizontal profile of forests, which are influenced by the built environment. On the other hand, it was possible to conclude that the effect of forests on the local urban climate increases along with the percentage of forest area over the total urbanized area (A.V. / A.U.). It was suggested a minimum percentage of 20% of A.V./A.U. It was recommended a homogenous distribution of forest fragments through the city, in a distance about a double of the medium fragments width Doutorado Arquitetura e Construção Doutor em Engenharia Civil

Orientadores: Hilton Silveira Pinto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: Este trabalho foi desenvolvido na região de Guariba-SP e teve como objetivo principal acompanhar o desenvolvimento fenológico da cana-de-açúcar (Saccharum spp), através de medidas de campo e do uso do satélite meteorológico NOAA14/AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration/ Advanced Very High Resolution Radiometer), para a obtenção de dados para a utilização em modelos matemáticos de crescimento e de estimativa de Produção. Para atingir esse objetivo estabeleceram-se alguns passos intermediários: definir modelos de crescimento para os ciclos estudados e correlações entre parâmetros biofísicos da cultura, principalmente entre Índice de Área Foliar e Massa Seca; avaliar a correlação dos dados espectrais de campo com o Índice de Área Foliar e com a Produção de Massa Seca; e após a correção geométrica e atmosférica das imagens orbitais produzidas pelos satélites NOAA, em condições tropicais, avaliar a correlação dos dados espectrais orbitais com o Índice de Área Foliar e com a Produção de Massa Seca. As atividades de campo foram desenvolvidas na Usina São Martinho (21º 24¿ 7,0¿ S, 48º 08¿ 26,5¿ O), no município de Guariba, com o apoio do Centro de Tecnologia da Copersucar. Simultaneamente às passagens dos satélites, foram feitas medidas in situ de parâmetros meteorológicos e radiométricos da cultura. Visando a caracterização agronômica e o acompanhamento do desenvolvimento vegetal da cultura, foram medidas também as Massas Fresca e Seca dos Colmos e Folhas, além da estimativa da Área Foliar. Esses parâmetros foram utilizados em análises de regressão para a obtenção de modelos de crescimento e de estimativa da Produção de Massa Seca, ou Fitomassa da cultura, sendo relacionados aos dados espectrais de campo e do satélite NOAA14/AVHRR. A hipótese básica é que ciclos futuros da cultura podem ser acompanhados sem a necessidade de um grande número de visitas ao campo, concentrando-se, principalmente, no monitoramento por meio das imagens NOAA, através da determinação de Índices de Vegetação Orbitais. Foram realizados processamentos das imagens obtidas durante o período de coleta de dados no campo. Esses processamentos incluíram tanto a correção dos valores orbitais, devido aos efeitos atmosféricos, quanto a correção geométrica ou georreferenciamento das imagens. Os parâmetros Índice de Área Foliar e Produção de Massa Seca foram correlacionados entre si e com os Índices de Vegetação de Campo e Orbitais por meio de métodos estatísticos de regressão, para estabelecimento das associações possíveis entre eles. Todos os ajustes de curvas aos dados de crescimento da cultura, ou seja, Índice de Área Foliar e Massa Seca, estimativa da Produção Instantânea e da Produção Final, apresentaram Coeficientes de Determinação acima de 0,90. Regressões lineares múltiplas correlacionando Massa Seca dos Colmos a Índices de Vegetação e Dias Após o Corte apresentaram Coeficientes de Determinação em torno de 0,83 e de 0,95, respectivamente, para os dados de campo e orbitais Abstract: This work was carried out at Guariba-SP region. The main objective was to monitor the phonology of sugar cane (Saccharum spp), using field measures and images from the meteorological satellite NOAA14/AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration/ Advanced Very High Resolution Radiometer), to obtain data for utilization in crop growing models and yield estimation. To reach this objective some intermediate steps were established: to determine crop growing models and the correlation between culture biophysical parameters, mainly for Leaf Area Index and Dry Matter; to evaluate the correlation between crop spectral data and Leaf Area Index or Dry Matter Production; and to evaluate the correlation between orbital spectral data and Leaf Area Index or Dry Matter Production after making the geometric and atmospheric correction for NOAA14/AVHRR in tropical condition. These field experiments were carried out in "Usina São Martinho" (21º 24¿ 7,0¿ S, 48º 08¿ 26,5¿ W), Guariba, São Paulo State, Brazil, with the support of Copersucar Technological Center. Simultaneously with the satellite passes, meteorological and radiometric field measurements were taken, over the sugar cane plantation. To obtain the agronomic characterization and to monitor the plant growth, Fresh and Dry Matter from the Steam and the Leaves were also measured. These parameters were used for regression analyses to obtain growing and phytomass models that were related to spectral data from the field and from the satellite NOAA14/AVHRR. The basic hypotheses is that the growing season can be monitored without the necessity of a great number of field samplings and based on NOAA images mainly, through the determination of Orbital Vegetation Indices. Image processing was made during the field-sampling period. This procedure includes the correction of atmospheric and geometric effects. Leaf Area Index and Dry Matter Production were correlated one to another and to Field and Orbital Vegetation Index by means of regression statistical methods to determine the association between them. All curve models for the sugarcane growing data, i.e., Leaf Area Index and Dry Matter Production, instantaneous Yield estimation, and season Yield, presented R2 above 0.90. Multiple Linear Regression correlating Dry Matter values to Vegetation Indexes and Growing Days presented R2 around 0.83 and 0.90 for field and orbital data, respectively Doutorado Água e Solo Doutor em Engenharia Agrícola

Orientadores: Rozeli Ferreira dos Santos, Jansle Vieira da Rocha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: O agroturismo é uma atividade que vem crescendo no Brasil, como um meio alternativo de promover o desenvolvimento rural, aumentar a renda dos pequenos produtores rurais e, ao mesmo tempo, valorizar a conservação dos recursos naturais, culturais e paisagísticos de espaços agrários. No entanto, seu planejamento ainda é incipiente, realizado pelas próprias propriedades rurais que têm interesse em desenvolvê-lo. É importante que o processo de planejamento contemple os atributos agroturísticos em diferentes escalas, da perspectiva regional ao município, a área rural do município e a própria fazenda, de forma que o agroturista possa desfrutar de atividades turísticas, de lazer e recreativas diversificadas, necessariamente associadas, ainda que de forma indireta, às práticas agrosilvopastoris. Desta forma, este estudo propõe desenvolver um roteiro metodológico que possibilite mapear e qualificar o potencial de espaços rurais para o desenvolvimento do agroturismo em 3 escalas espaciais (regional, municipal e de propriedade rural), integrando premissas conservacionistas e de planejamento ambiental. Como estudo de caso foi selecionada uma região formada por 9 municípios componentes da bacia do Rio Mogi-Guaçú, SP, alguns dos quais, fazem parte do "Circuito Paulista das Águas", de tradição turística já estabelecida, mas com alto potencial natural de risco de erosão do solo. Nesta região foram obtidas as áreas de máxima potencialidade ao agroturismo considerando indicadores para agricultura e pecuária, para conservação, para o turismo e para a infra-estrutura física e social. Para cada atributo foi atribuído um peso, em função de sua importância para o agroturismo. Tais procedimentos foram realizados seguindo uma hierarquia de escalas espaciais, com diferentes extensões territoriais e uma seqüência crescente de detalhamento dos indicadores utilizados. A integração dos dados foi realizada em um Sistema de Informações Geográficas (softwares ENVI e IDRISI). Assim, foram obtidas porções do terreno com maior potencialidade ao agroturismo que se inserem umas nas outras, de forma a compor um núcleo concentrador de atributos, onde o agroturista poderá encontrar diversidade e qualidade de atributos atrativos Abstract: The agro-tourism is growing in Brazil as an alternative means to promote the agricultural development, to increase the income of small rural producers and, at the same time, to stimulate the preservation of natural resources, the cultural aspects and the agricultural landscape. However, its planning is still incipient, realized mostly by the property owners interested in its development. It is important that the planning process considers the agro-tourism attributes in different levels: from the regional perspective to the district; the agricultural area of the district and the farm. This should be done in such a way that the agro tourist can enjoy tourist activities, leisure activities and varied entertainment activities necessarily associated, even indirectly, to the agricultural practice, cattle raising and forestry. This study develops a methodological guideline in order to map and classify the potentiality of agricultural lands for the development of agro-tourism in 3 levels (regional, district and farm), integrating conservationist ideas and environmental planning. As a case study was selected a region including 9 cities of the watershad of Rio Mogi-Guaçú SP, some of which are part of the e?âSão Paulo Circuit of Waterse??, cities of established tourist tradition but having a high natural potential risk for soil erosion. In this region the areas of maximum potentiality to the agro-tourism were defined considering the indicatives for the agriculture and cattle raising, conservation, tourism and for the physical and social infrastructure. For each attribute one weight was given, according to its importance to the agro-tourism. Such procedures had been performed following a hierarchy of spatial scales with different territorial extensions and using an increasing sequence detailing the used pointers. The integration of the data was performed using a System of Geographic Information (software ENVI and IDRISI). From the resulting products of the overlapping maps of environment attributes, agriculturists, tourist and of physical and social infrastructure, the areas were classified according to their use restriction. Thus, portions of the land with greater potentiality for the agro-tourism were defined so that each inserts into each other in order to compose a concentrative nucleus of attributes, where the agro tourist will be able to find diversity and good quality of attractive environments Doutorado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Michelle Cristina Araujo Picoli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O aquecimento do sistema climático global que ocorre desde 1950 é considerado atualmente inequívoco e muitas das mudanças observadas não têm precedentes. Neste cenário, a produção de combustíveis a partir de biomassa, como da cana-de-açúcar, para o setor de transporte tem se tornado uma alternativa cada vez mais explorada em vários países do mundo no intuito de mitigar esse problema. Os produtos derivados de cana-de-açúcar representam 18,1% da matriz energética brasileira e Brasil destaca-se como um dos líderes mundiais no desenvolvimento de tecnologias de produção e uso do etanol combustível. Desde 2005 até 2015, a produção de etanol vem aumentando a uma taxa média de 8% ao ano, com uma expansão da área plantada de cana-de-açúcar de cerca de 6 milhões para 10 milhões de hectares em dez anos. Porém, o efeito das mudanças do clima, como a seca, já vem sendo observado. Um exemplo foi o que ocorreu nas safras 2009/10 e 2014/15 em que houve uma queda na produtividade na cana-de-açúcar também notada por conta da seca atípica nesses anos. O desenvolvimento de metodologias que possibilitem aos agricultores realizar um planejamento ao longo da safra em termos de aplicação de insumos, planos de irrigação, programação de colheita, entre outros, bem como de estimar a produção da mesma são instrumentos chave para adaptação às mudanças nos regimes de temperatura e precipitação em curso. Entre as várias ferramentas para quantificação e monitoramento de seca, os índices baseados em observações climáticas, meteorológicas e em sensoriamento remoto tem se mostrado muito promissores. Uma abordagem metodológica distinta que permite o diagnóstico, bem como a definição de soluções e normas padronizadas pode ser aplicada utilizando técnicas de geoprocessamento, as quais permitem a integração de dados de diversas fontes no contexto espaço-temporal para uma análise da paisagem em diferentes escalas. Portanto, este trabalho buscou mostrar que os índices, derivados de dados de sensores remotos, desenvolvidos para detectar e monitorar: vigor vegetativo, incidência de chuvas e umidade das culturas, podem ser utilizados para avaliar o impacto das mudanças do clima na cana-de-açúcar e qual é o índice mais indicado para essa cultura. Foi observado que os índices GVMI e NDI6 tem uma melhor resposta para a análise temporal e os índices NDWI e SRWI para uma análise espacial e que em conjunto podem detectar eventos de seca na cana-de-açúcar Abstract: The global climate system warming is occurring since 1950, it is considered currently clear, and many of the observed changes are unprecedented. In this scenario, the biofuels production, such as the one from sugarcane, for the transport sector, has become an alternative increasingly exploited in many countries in order to mitigate this problem. The products derived from sugarcane represent 18.1% of the Brazilian energy matrix and Brazil stands out as a world leader in the development of production technologies and use of ethanol fuel. From 2005 to 2015, ethanol production has increased at an average rate of 8% per year, with an expansion of the area planted with sugarcane from about 6 million to 10 million hectares in ten years. However, the effect of climate change such as drought, has already been observed. An example is what happened in the 2009/10 and the 2014/15 season when there was a drop in productivity in sugarcane also noted due to the atypical drought in these years. The development of methodologies that enable farmers to carry out a plan along the crop in terms of application, irrigation schemes, crop programming, among others, as well as to estimate the production of the same are key instruments for adaptation to changes in temperature and current precipitation. Among the tools for measuring and monitoring drought indices based on climatic and meteorological observations and remote sensing has been very promising. A different methodological approach that allows diagnosis as well as the definition of standard solutions and standards can be applied using geoprocessing techniques, which enable the integration of data from many sources in space-time context for a landscape analysis in different scales. Therefore, this study aimed to show that the indices derived from remote sensing data, designed to detect and monitor vegetative vigor, rainfall and crops moisture can be used to assess the impact of climate change on sugarcane and what is the most appropriate index for this crop. It was observed that the GVMI and NDI 6 indices have a better answer to the temporal analysis and NDWI and SRWI indexes for spatial analysis and together can detect drought events in sugarcane Mestrado Planejamento de Sistemas Energéticos Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos FAPESP 2014/17090-5

Orientador: Rubens Augusto Camargo Lamparelli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: A importância econômica da produção brasileira de café no mercado mundial é notória e contribui com uma grande parcela na balança comercial de exportação do país. Minas Gerais se destaca como o centro da atual produção cafeeira no Brasil e tem na região sul do estado a grande concentração da lavoura de café (Coffea arabica), onde o seu cultivo é realizado em pequenas propriedades bastante dispersas pela região montanhosa. A necessidade de adequação da agricultura cafeeira por meio do planejamento, controle de custos e melhoria da produtividade, tem acelerado a procura por técnicas e ferramentas para a previsão da produção agrícola passando, necessariamente, pela localização e quantificação das áreas cultivadas. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o fornecimento de informações dos dados do sensor TM/Landsat 5 utilizando as técnicas de Análise por Principais Componentes (APC) e separação de classes de iluminação sobre as áreas de lavoura de café em região montanhosa. A área de estudo escolhida foi o município de Guaxupé/MG por conter uma forte lavoura cafeeira mantida sob um organizado sistema cooperativo. Foram utilizadas imagens dos satélites Landsat 7, Landsat 5 e do sensor MODIS para a aplicação das técnicas de processamento digital, para correção atmosférica e normalização radiométrica, visando a análise do cafeeiro nas datas de 15/08/2001, 05/12/2001 e 12/04/2002, que caracterizam os estágios fenológicos do cafeeiro como períodos de colheita (repouso e senescência dos ramos), florada e início do crescimento da gemas florais, respectivamente. Também foi utilizada uma máscara da área cafeeira obtida por método de interpretação visual extraído de imagens Ikonos. A utilização de um modelo digital de elevação gerado por imagens do sensor ASTER/TERRA possibilitou a aplicação da técnica de determinação do fator de iluminação, que consistiu na criação de classes de iluminação que contribuíram na identificação de áreas de lavoura e áreas de mata sombreadas pelo relevo. Dados de campo foram levantados para auxiliar na identificação da lavoura cafeeira, separadas pelas classes amostrais de café adensado e café adulto em função dos espaçamentos de ruas e linhas adotados no plantio. A Análise por Principais Componentes (APC) foi aplicada com o objetivo de reduzir a redundância dos dados obtidos das imagens orbitais de maneira a permitir a seleção de amostras de treinamento para a utilização em classificação supervisionada. Utilizando o método da Distância de Mahalanobis como classificador, as imagens nas datas selecionadas para a pesquisa, mostraram dados importantes quando comparados os resultados das classificações com a máscara da área de café extraída das imagens Ikonos do município. Os resultados dessas classificações foram validados por meio da determinação da Exatidão Global e coeficiente Kappa que mostraram os valores de EG= 0,78 e K= 0,40 para a imagem de 15/08/2001, EG= 0,81 e K= 0.29 para a imagem de 05/12/2001 e, EG= 0,76 e K= 0,24 para a data de 12/04/2002, confirmando que o período seco (maio até outubro) é favorável para a classificação do cafeeiro que, neste período está sob processo de colheita onde, a queda de folhas e remoção de frutos ocorre, diferenciando das outras coberturas do solo como as matas. Os maiores valores atingidos na validação dos dados ocorreram na classificação da imagem gerada pela composição dos resultados das três datas, atingindo valores de EG = 0,81 e Kappa = 0,56. O valor da área, quantificada como sendo da cultura do café, encontrado pelo método de soma dos resultados das classificações em cada data, produziu um valor 73,06 % do total de área quantificada na máscara de café, utilizada como referência. Neste sentido a metodologia se mostrou bem adequada na quantificação de áreas de café em relevo montanhoso. Abstract: The economic importance of Brazilian coffee growing in the world market is notorious and makes up significant portion of the country's foreign trade exports. Minas Gerais stands out as the core of Brazilian coffee growing, with most of the planting areas (Coffea arabica) concentrated in the south, where it is grown in small plots widely spread throughout the hills. The need to adequate coffee agriculture by planning, cost control and productivity improvement has increased the search for techniques and tools for the prediction of agricultural production, necessarily involving the location and quantification of cultivated areas. In this context, the goal of this research has been to evaluate data from the TM/Landsat-5 remote sensor, providing information about coffee growing areas in hilly regions. The city of Guaxupé/MG/Brazil was chosen for this study due to its strong coffee growing, kept under an organized cooperate system. Images from the Landsat-7 and Landsat-5 satellites and from the MODIS sensor have been employed for the purpose of using digital processing tools for atmospheric correction and radiometric normalization, in order to analyze coffee crops in three dates: 08/15/2001, 12/05/2001 and 04/12/2002, characterizing phenological stages such as harvesting periods (rest and senescence of boughs), flowering and beginning of flower bud growing, respectively. The use of a digital elevation model generated from ASTER/TERRA sensor enabled the use of a lighting factor determination technique, consisting in the creation of lighting classes that contributed in the identification of crop areas and terrain-shadowed vegetated areas. Field data were gathered to help identifying coffee plantation separated by sample classes of dense coffee and adult coffee as a function of the spacing of the field foods and lines used in planting. PCA (Principal Component Analysis) was applied in order to reduce the redundancy of the data obtained from orbital imaging in a way that allows the selection of training samples for use in supervised classification. Using the Mahalanobis Distance as a classifier, the images in the selected dates showed highly positive result when the classification was compared to the coffee area mask extracted from Ikonos images. The results of these classifications were validated through the determination of Global Accuracy and Kappa Index, which showed values of GA= 0.78 and K= 0.40 for the 08/15/2001 image, GA= 0.81 and K= 0.29 for the 12/05/2001 image, and GA= 0.76 and K= 0.24 for 04/12/2002, confirming that the dry season (May through October) is favorable for the classification of coffee, which is under the harvesting process in this period, during which the falling of leaves and remotion of fruit separates it from other ground cover such as vegetation. The spectral data obtained from satellite imaging through digital processing have proven themselves adequate for the location of coffee-growing areas in hilly regions when aided by a digital elevation model. The value of the area as being coffee crop, calculated by sum of the areas found from each date classification, produced 73,06% of the agreement with coffee mask considered as a reference data. Due this the methodology showed very suitable to quantify coffee areas in hilly region. Mestrado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Mestre em Engenharia Agrícola

Orientadores: Rubens Augusto Camargo Lamparelli, Jansle Vieira Rocha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: Cultivada no Brasil desde as primeiras décadas após a chegada dos Portugueses, a cana-de-açúcar vem desde então exercendo notável influência nos ciclos econômicos e no desenvolvimento do país, ganhando grande destaque com a percepção do etanol como opção de energia limpa e renovável e ainda em função da crescente demanda mundial por este tipo de energia. Estima-se que na Safra 2012/2013 a área cultivada no Brasil totalizou 8,49 milhões de hectares, os quais geraram uma moagem de 588,9 milhões de toneladas de cana-de-açúcar destinadas principalmente à produção de açúcar, etanol e energia elétrica. Diante da magnitude dos números que envolvem a produção canavieira no Brasil, surge a importância do planejamento da produção da cultura, alicerçado nas estimativas de safra, imprescindíveis para o gerenciamento adequado da lavoura e para as negociações antecipadas do produto, inclusive da matéria seca que será a matéria-prima para a geração e comercialização da energia elétrica cogerada e num futuro próximo para a produção do etanol celulósico ou etanol de segunda geração. Diante desta problemática, este trabalho surge com o objetivo específico de comprovar a hipótese de que o modelo agrometeorológico-espectral baseado na abordagem clássica de MONTEITH (1972) sobre a eficiência dos sistemas vegetais em aproveitar a energia radiante para a produção e acúmulo de matéria seca pode ser utilizado com eficácia, em nível aceitável, para a estimativa de produtividade de matéria seca da cana-de-açúcar. Este estudo foi realizado em duas propriedades agrícolas localizadas na região de Matão (SP), cultivadas com o cultivar RB855156, em seu 3º ciclo de colheita mecanizada, na Safra 2011/2012, a qual teve sua produtividade de matéria seca avaliada em campo, pela coleta e análise de amostras, em quatro distintos períodos durante o ciclo de desenvolvimento da cultura, representando cada uma de suas fases de desenvolvimento. Os modelos agrometeorológico-espectrais foram implementados para as áreas de estudo variando a combinação (em pares) de quatro variáveis espectrais (valores de fAPAR derivados dos índices de vegetação obtidos pelas imagens dos sensores MODIS ¿ a: NDVI do Satélite Aqua, b: NDVI do Satélite Terra, c: NDVI médio entre os Satélites Aqua e Terra e, d: NDVI máximo entre os Satélites Aqua e Terra) e quatro variáveis meteorológicas (dados obtidos por meio de estação meteorológica de superfície ¿ a: dados diários, b: dados médios em agrupamento de 8 dias, c: dados médios decendiais e dados médios obtidos pelo modelo ECMWF/ERA-Interim d: dados decendiais), os quais resultaram em dezesseis diferentes conjuntos de dados modelados que, comparados as observações de campo e submetidos às análises estatísticas (testes de normalidades, de igualdade de médias, coeficientes de correlação de Pearson, de concordância e de desempenho), demonstraram a viabilidade do uso deste modelo para a estimativa de produtividade de matéria seca da cana-de-açúcar em nível local, com boa precisão (r = 0,9707) e acurácia (d = 0,9821) quando da utilização das variáveis espectrais do Satélite Aqua, bem como com o valor médio das observações espectrais dos Satélites Aqua e Terra, ao longo de todo o ciclo de desenvolvimento. Demonstraram ainda que os dados meteorológicos provenientes do ERA Interim, disponibilizados pelo ECMWF, podem ser utilizados nesta modelagem (r = 0,9617 e d = 0,9769), em opção aos dados das estações de superfície sem grandes perdas, como alternativa de obtenção de dados meteorológicos em locais onde haja carência de cobertura por estações meteorológicas de superfície Abstract: Cultivated in Brazil since the early decades after the arrival of the Portuguese, sugarcane has since then been exerting considerable influence on economic cycles and the development of the country, gaining great prominence with the perception of ethanol as an option for clean, renewable energy and also because of the growing global demand for this type of energy. It is estimated that in 2012/2013 the planted crop area in Brazil totalized 8.49 million hectares, which generated a crushing of 588.9 million tons of sugarcane mainly for the production of sugar, ethanol and electric energy. Considering the magnitude of the numbers involving sugarcane production in Brazil, emerge the importance of planning in crop yield, based on crop estimates, essential for proper management of the crop and for early negotiations of the product, including the dry matter that will be the prime matter for the generation and sale of electricity and cogeneration for the production of cellulosic ethanol and second generation ethanol in the near future. Faced with this problem, this paper comes up with the specific purpose of testing the hypothesis that the agrometeorological-spectral model based on the classical approach of MONTEITH (1972) on the efficiency of plant systems in harnessing the radiant energy for production and dry matter accumulation can be used effectively at an acceptable level for estimating dry matter yield of sugarcane. This study was conducted on two farms in the region of Matão (SP), cultivated with the RB855156 cultivar in its 3rd cycle of mechanical harvesting in the 2011/2012 Harvest, which had its dry matter productivity evaluated in the field by collection and analysis of samples at four different times during the development cycle of culture, representing each phase of their of development. The agrometeorological-spectral models were implemented for the study areas using a combination of four spectral variables, in pairs, (values of fAPAR derived from the vegetation index obtained by the images from the MODIS sensors - a: NDVI from Sattelite Aqua b: NDVI from Sattelite Terra, c: Average NDVI between Aqua and Terra Sattelites and d: Maximum value of NDVI between Aqua and Terra Sattelites) and four meteorological variables (data obtained from weather station on surface ¿ a: daily data, b: average datas grouped by 8 days, c: average decendials datas e datas obtained by ECMWF/Era-Interim d: average decendials datas), which resulted in sixteen different sets of modeled data which, compared to field observations and subjected to statistical analysis (normality tests, equality of means test, Pearson correlation coefficients of agreement and performance), demonstrated the feasibility of using this model for estimating dry matter yield of sugarcane locally with good precision (r = 0.9707) and accuracy (d = 0.9821) when using the Aqua satellite spectral variables, as well as the average value of spectral observations of the satellites and the Earth Aqua over the entire development cycle. Also demonstrated that the meteorological data from the ERA Interim, provided by ECMWF, can be used in this model (r = 0.9617 e d = 0.9769) as an option to the data of surface stations without heavy losses, as an alternative of obtaining weather data in places where there is lack of coverage of ground meteorological stations Mestrado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Jansle Vieira Rocha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: Atualmente o Sensoriamento Remoto tem avançado a sua utilização em diversos segmentos da sociedade acadêmica e empresarial, assim como, das iniciativas públicas e privadas, haja vista a quantidades de satélites já em órbita e os lançamentos contínuos dos mais diversos tipos de sensores remotos. Diversas nações têm como objetivo a independência geoespacial, seja por questões de segurança nacional ou estratégias de política de desenvolvimento econômico, razão pelo qual os vultosos valores investidos em inovação e tecnologias geoespaciais. Neste sentido, podemos citar inúmeras aplicações do sensoriamento remoto, como subsídio ao planejamento de políticas públicas de uso e ocupação terrestre, fiscalização governamental de fronteiras, planejamento ambiental, mapeamentos e análises de cobertura, análise da dinâmica espaço-temporal de uso e ocupação de solos, de florestas, de agricultura, dentre os mais diversos. Em relação às questões das aplicações do sensoriamento remoto na agricultura, vale ressaltar a importância do segmento sucroenergético nacional como fonte de diversas riquezas, como a produção de açúcar, etanol, bioeletricidade e derivados, e ainda contribuindo com uma matriz energética renovável. Desta forma, o presente trabalho tem a finalidade de hierarquizar as aplicações do Sensoriamento Remoto no setor sucroenergético, assim como, avaliar as restrições de utilização das geotecnologias no segmento. Para efeito didático da pesquisa, assim como, para o diagnóstico mercadológico foi classificado nesta pesquisa três grandes e principais grupos de a utilização das geotecnologias, sendo, aplicações em na gestão agronômica dos fatores de produção, aplicações nas ambientais e, no suporte à gestão dos negócios. No grupo de análise de restrições foram elencados três principais fatores atuais de restrição de utilização: conhecimento de sensoriamento remoto, custos das tecnologias de sensoriamento remoto e a disponibilidade de recursos humanos para o setor sucroenergético. O presente trabalho foi realizado com uma pesquisa de opinião com especialistas junto aos principais "players" do segmento sucroenergético, nas áreas de produção das regiões Centro-sul. A representatividade da pesquisa considerando a safra 2012/2013, foi de aproximadamente 35% da produção total, que tem como previsão 448 milhões de toneladas (Conab, 2012). Como ferramenta de análise e suporte às informações provenientes das pesquisas de opinião, foi utilizado o método multicritério AHP - Analytic Hierarchy Process. Os resultados apresentados nesta pesquisa hierarquizam como principais aplicações do sensoriamento remoto: Aplicações Agrícolas, Meio Ambiente e Gestão de Negócios; e como principais restrições: Conhecimento da Tecnologia do sensoriamento remoto, Disponibilidade de Recursos Humanos e Custos das Tecnologias do Sensoriamento Remoto. Com estes resultados, foi possível elencar e adequar os esforços acadêmicos e comerciais para subsidiar o aumento de utilização das geotecnologias, assim como, diagnosticar suas restrições, para aperfeiçoar e estimular alternativas de uso e aplicação Abstract: Currently, remote sensing has advanced its use in various segments of the academic society and business, as well as, the public and private initiatives, given the amounts of satellites already in orbit and the ongoing launches of several types of remote sensors. Several nations have the goal of geospatial independence, either by national security issues or strategies of economic development policy, which is why the huge amounts invested in innovation and geospatial technologies. In this sense, we can cite numerous applications of remote sensing, as planning policies for land use and occupation, government oversight of borders, environmental planning, mapping and analysis of land use, analysis of the spatial-temporal dynamics of soil use and land use, forests, agriculture, among many others. Regarding the questions of applications of remote sensing in agriculture, is worth emphasizing the importance of national energy sector sugar as a source of various wealth, as the production of sugar, ethanol, bioelectricity and sub products, and also contributing to a renewable energy matrix. Thus, this study aims to identify and prioritize the main applications of Remote Sensing in the sugar energy sector, as well as, assess the constraints to increase use of geotechnologies. For didactic purposes of this research, as well as, marketing for the diagnosis was classified in this study three main groups of geotechnologies uses, applications in the management of agronomic factors of production, environmental applications, and support of business management. In the group analysis of constraints were listed three major factors restricting current use, such as remote sensing knowledge and costs of remote sensing technologies, as well as, the availability of Human Resources for the energy sector sugar. This work was carried out with a survey with experts with the major players in the segment of sugar energy in the Mid-South production areas. The representativeness of the survey considering 2012/2013 was approximately 35% of total production, which is forecasting 448 million tons (Conab, the first survey - April 2012). As a tool of analysis and supporting information from polls was used multicriteria method AHP - Analytic Hierarchy Process. The results presented in this research prioritize the main applications of remote sensing as Applications for Agriculture, Environment and Business Management, and as major constraints are: Knowledge of Remote Sensing Technology, Human Resource Availability and Costs of Remote Sensing Technologies. With these results, it was possible to list and tailor academic and commercial efforts in order to support geotechnologies use, as well as, diagnosing its constraints, to improve and encourage alternatives for use and application Mestrado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Mestre em Engenharia Agrícola

Orientadores: Rubens Augusto Camargo Lamparelli, Jansle Vieira Rocha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: A palha é um dos principais subprodutos gerado no final do ciclo vegetativo da cana-deaçúcar. Ela tem um significado importante no contexto brasileiro dado que a partir dela podese gerar álcool e energia limpa, beneficiando o meio ambiente e a matriz energética. Assim é imprescindível aprofundar os estudos em torno da palha da cana e estimar a quantidade de resíduos produzidos ao final da colheita com o intuito de otimizar o processo de reaproveitamento desta. A lignina, celulose e hemicelulose, presentes na palha em grandes quantidades, são responsáveis pela estrutura fibrosa da cana-de-açúcar e é a partir deles que são dimensionados os processos de geração de energia (álcool e eletricidade). Neste contexto este trabalho teve o objetivo de utilizar o sensoriamento remoto para identificar estes componentes na cana-de-açúcar para subsidiar futuros levantamentos de estimativa de palha para fins energéticos e ambientais. Foram caracterizadas espectralmente 384 amostras de folhas de cana-de-açúcar, nas condições úmidas e secas, utilizando o espectroradiômetro FieldSpec Pro* com o intuito de identificar possíveis feições de absorções associadas aos componentes lignina, celulose e hemicelulose. Verificou-se que houve melhor discriminação das feições de absorção nas folhas secas, sendo que estas apresentaram valores de CAI e LCA superiores às folhas úmidas, pois 100% das amostras secas apresentaram valores de CAI positivos. O CAI foi o melhor estimador dos componentes se comparado ao LCA. As correlações entre CAI, LCA e NDVI permitiram a segregação/distinção entre as folhas nas condições úmidas e secas. E o CAI das palhas foi significativamente maior que o CAI do restante das folhas. Os resultados mostraram que nas feições visíveis próximo a 1730, 1780, 2100, 2270 e 2330 nm foram encontradas feições ligadas à lignina, hemicelulose e celulose e este estudo estudo permite concluir que as ferramentas do sensoriamento remoto podem ajudar como indicador de teores de lignina e celulose utilizando-se de índices de vegetação apropriados a estas finalidades, neste caso LCA e CAI, à luz dos novos programas espaciais de sensoriamento remoto hiperespectrais Abstract: The straw is one of the main by-products generated at the end of the sugarcane vegetative cycle. It is significantly important in the Brazilian context, as alcohol and clean energy can be generated, thus benefiting the environment and the energy matrix. It is therefore essential to deepen the studies on the sugarcane straw and to estimate the amount of waste produced at the end of the harvest, in order to optimize its reuse process. Lignin, cellulose and hemicelluloses, present in the straw in large quantities, are responsible for the sugarcane fibrous structure; they enable to dimension the processes of energy generation (alcohol and electricity). The paper aimed to use remote sensing to identify these components in sugarcane in order to give support to future surveys on the use of straw for energy and environmental purposes. 384 samples of sugarcane leaf were characterized spectrally, in both wet and dry conditions, with the use of FieldSpec Pro* spectroradiometer, so as to identify possible absorption features associated with lignin, cellulose and hemicelluloses. There was better discrimination of the absorption features in the dried leaves, which showed higher values of LCA and CAI than the wet leaves, as 100% of the dried samples showed positive values of CAI. CAI was the best estimator of the components when compared to LCA. The correlations between CAI, LCA and NDVI allowed the segregation / distinction between the leaves in wet and dry conditions. The CAI of the straw was significantly higher than the CAI of the other leaves. The results showed that the visible features near 1730, 1780, 2100, 2270 and 2330 nm were found features linked to lignin, hemicellulose and cellulose and this study shows that remote sensing tools can help as an indicator of lignin and cellulose using vegetation index appropriate for these purposes, in which case LCA and CAI, the light of new space programs of hyperspectral remote sensing Mestrado Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável Mestra em Engenharia Agrícola

Orientadores: Jansle Vieira Rocha, Marco Túlio Ospina Patino Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: De acordo com os dados da FAO (2019), o cultivo de macroalga ou algicultura tem crescido em todo o mundo proporcionando o desenvolvimento econômico e social nas comunidades costeiras. Assim, com o objetivo de contribuir com o desenvolvimento ordenado e responsável do cultivo da macroalga Kappaphycus alvarezii (musgo do mar de Elkhorn) para produção de estimulante agrícola ou biofertilizante no litoral norte de São Paulo, foram realizados estudos com auxílio das ferramentas da bioeconomia e da geotecnologia. O estudo iniciou com as análises das viabilidades técnica e econômica do extrato da macroalga cultivada. O extrato da macroalga ou bioestimulante agrícola pode ser produzido de forma artesanal e vários trabalhos comprovaram sua eficiência. O rendimento do extrato da macroalga cultivada foi calculado e caracterizado em sua composição química de macro e micronutrientes e para o estudo da viabilidade econômica foram considerados diferentes cenários de preços de venda e comparados com a comercialização da macroalga fresca. As áreas foram definidas como Módulo Mínimo Familiar (MMF) de 2.000 m² de lâmina de água totalmente ocupadas com quatro balsas de cultivo, 280 dias de trabalho por ano e uma produtividade de 3 kg de alga.m-¹. O rendimento médio obtido a partir do processamento das linhagens adaptadas brasileiras da macroalga K. alvarezii para a fração líquida ou extrato da alga fresca foi de 0,71±0,0080 L Kg-1 e para a fração sólida úmida foi de 295± 0,0126 g Kg-1. A composição química de macronutrientes (primários e secundários) e micronutriente teve variação em comparação aos estudos encontrados. Os resultados do estudo econômico mostraram que a produção do extrato artesanal foi economicamente viável para extratos de algas com preço de venda a partir de R$ 9,00 nos MMF com um valor presente líquido (VPL) de R$ 132.375,49 e uma taxa interna de retorno (TIR) de 38,99% em um período de dez anos. O segundo estudo teve por objetivos selecionar as áreas mais aptas para a implantação da algicultura e estimar as potencialidades ambiental, social e econômica utilizando as ferramentas da geotecnologia. A temperatura da água do mar é um fator de grande importância e influencia diretamente o crescimento da macroalga. Foi realizado o estudo da série temporal da temperatura de superfície do mar (TSM) de 5 locais ao longo do litoral norte de São Paulo no período de janeiro de 2008 a dezembro de 2017 associado à faixa ótima de temperatura de crescimento da macroalga K. alvarezii (20 a 30° C), com as imagens recuperadas do sensor MODIS/Terra de 1 Km de resolução. Em um dos pontos selecionados foram obtidas as taxas de crescimento médias da macroalga K. alvarezii mensais nos períodos de maio de 2013 a julho de 2014 e bimensais no período de setembro de 2017 a outubro de 2018 correlacionadas aos fatores ambientais (TSM do MODIS, TSM in situ e salinidade). Foi utilizado o método AHP considerando os critérios técnicos, ambientais, socioeconômicos e legais para a seleção das áreas aptas ao cultivo da macroalga. As áreas foram classificadas como "áreas mais aptas" e "áreas legais" e foram estimados os potenciais de captura de CO2, de geração de empregos diretos e receita líquida. Os resultados do estudo da série temporal de SST indicaram aptidão das áreas estudadas para a implantação do cultivo de algas. Os dados TSM (in situ e MODIS) resultaram em uma forte e positiva correlação com as taxas de crescimento das algas marinhas K. alvarezii pelos períodos de cultivo estudados e também apresentaram para o estudo mensal de crescimento de algas um coeficiente de determinação (R²) de 0,7659 e 0,6321 e para o estudo bimestral um R² de 0,7009 e 0,8066, respectivamente. Para os dados de salinidade, a correlação com a taxa de crescimento foi baixa (0,11 e - 0,06). O tamanho das áreas adequadas para a implantação do cultivo de algas marinhas e classificadas como a "mais aptas" foi de aproximadamente 2.299,26 hectares e para as "áreas legais" de 1.299,59 hectares. Os resultados indicaram que as algas poderiam ser implementadas de forma ordenada no litoral norte de São Paulo, com um potencial estimado de captura de CO2 de 15.739,33 toneladas por ano, gerando emprego em torno de 7.797 empregos e uma receita anual de aproximadamente R$ 64,32 milhões Abstract: According to FAO (2019), the cultivation of seaweed has grown worldwide, providing economic and social development in coastal communities. Thus, with the objective of contributing to the spatial ordination of Kappaphycus alvarezii seaweed. (Elkhorn sea moss) for the production of agricultural stimulants or biofertilizer in the north coast of São Paulo, studies were carried out with the help of bioeconomics and geotechnology tools. The first study analyzed the technical and economic viability of the extract of the cultivated algae. The efficiency of small scale handmade production of Seaweed extract or agricultural biostimulant has been subject of several studies. The yield of seaweed extract was calculated and characterized in its macro and micronutrient chemical composition and for the economic feasibility study, considering different sales price scenarios and compared with the commercialization of fresh algae. Production areas were defined as the Minimum Family Module (MFM) of 2,000 m² of water, occupied by 4 rafts, 280 working days per year and a productivity of 3 kg.m-¹. The average yield obtained from the processing of the Brazilian strains adapted from K. alvarezii seaweed for the fresh fraction or extract of fresh algae was de 0.71±0.0080 L Kg-1 and for the wet solid fraction was 295± 0.0126 g Kg- 1. The chemical composition of macro and micro presented variation in relation to the studies used as reference. The results of the economic study showed that the production of the handmade extract was economically feasible for algal extracts with a sale price of US $ 2.77 in the MMF with a net present value of US $ 35,300.13 and an internal rate of return (IRR) of 38.99% over a period of ten years. The second study aimed to select the areas suitable for the implementation of seaweed cultivation and to estimate the environmental, social and economic potential using geotechnology tools. The temperature of the sea water is a factor of great importance and directly influences the growth of the seaweed. A temporal series analysis was carried out for the sea surface temperature (SST) of 5 sites along the north coast of São Paulo with the images from the MODIS / Terra sensor with a resolution of 1 km. In one of the selected spots, the average growth rates of monthly and bi-monthly marine algae were correlated with environmental factors (SST MODIS, SST in situ and salinity). For the selection of suitable areas, the Analytical Hierarchy Process (AHP) method was used considering the environmental, technical, socioeconomic and legal criteria for the selection of suitable areas. The areas were classified as "most suitable areas" and "legal areas". In these areas, environmental (CO2 capture), social (direct employment generation) and economic (net revenue) potentials were estimated. The results of the study of the temporal series of SST indicated aptitude of the studied areas to the implantation of the seaweed cultivation. The SST data (in situ and MODIS) resulted in a strong and positive correlation with the growth rates of the seaweed K. alvarezii for the studied periods of cultivation of the same and also presented for the monthly study of seaweed growth a coefficient of determination (R²) of 0.7659 and 0.6321 and for the bi-monthly study a R² of 0.7009 and 0.8066. For the salinity data, the correlation with the growth rate was low (0.11 and - 0.06). The total size of the areas suitable for the implementation of the seaweed cultivation and classified as the "most suitable" was 2,299.26 hectares and for the "legal areas" was 1,299.59 hectares. The results indicated that the seaweed could be implemented in an orderly way in the north coast of São Paulo, with an estimated CO2 capture potential of 15,739.33 tons per year, generating employment around 7,797 jobs and an annual revenue of US $ 17.58 million Doutorado Gestão de Sistemas na Agricultura e Desenvolvimento Rural Doutora em Engenharia Agrícola

Orientadores: Jansle Vieira Rocha, Michelle Cristina Araujo Picoli, Guerric Beaudouin Cathel Marie Le Maire Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: O monitoramento da dinâmica espaço-temporal da cultura de cana-de-açúcar, tais como área plantada, área colhida, regiões de expansão e produção é essencial nas tomadas de decisões gerenciais do setor sucroenergético brasileiro. Neste estudo, foram criados modelos para mapeamento e estimativa da produtividade da cana-de-açúcar, a partir de série temporal de imagens do satélite Landsat. As imagens foram obtidas e processadas na plataforma Google Earth Engine (GEE). Foram calculados seis índices de vegetação (NDVI, NDMI, EVI, SAVI, NDWI1, NDWI2) e, em seguida foi feita uma composição mensal destes índices com as bandas do vermelho (Red), infravermelho próximo (NIR) e infravermelho de ondas curtas (SWIR1 e SWIR2). Os modelos de mapeamento e predição da produtividade foram feitos a partir do algoritmo de aprendizado de máquina Random Forest (RF). O mapeamento das áreas de cana-de-açúcar consistiu em uma classificação orientada a objetos (OBIA), com generalização temporal e espacial, aplicada em regiões produtoras de cana-de-açúcar no estado de São Paulo. A generalização temporal foi feita a partir de mapas de referência de 8 anos (2009-2016), para as seguintes condições: a) treinamento e validação inter-anual (M1); b) treinamento com vários anos e validação em ano independente (M2); c) atualização de mapas a partir da detecção de mudanças com treinamento de vários anos (M3). Os modelos de generalização espacial consideraram, além da generalização temporal (M2), o uso de dados de treinamento em vários locais do estado de São Paulo e validação em anos e locais independentes. Os modelos de classificação M1 e M2 apresentaram Dice coefficient (DC) médio de 0,84 e 0,91, respectivamente. O modelo de classificação com generalização espacial apresentou DC médio de 0,89. O modelo empírico de estimativa da produtividade utilizou as imagens de satélite, dados agronômicos e climáticos. Os dados agronômicos, obtidos em nível talhão no oeste do estado de São Paulo, foram tipo de solos, variedade, estágio de corte, produtividade, entre outros. Já para os dados climáticos, foram utilizados dados históricos de estações meteorológicas (p.e., precipitação, temperatura, radiação solar) e dados de precipitação do ECMWF para o cálculo do índice SPI. Foram criados modelos de produtividade utilizando: a) dados do satélite Landsat e dados meteorológicos (RF1); b) dados agronômicos e dados meteorológicos (RF2); c) combinação de dados Landsat, agronômicos e meteorológicos (RF3). Para os modelos RF2 e RF3 foi testado a inclusão da data de colheita como variável preditora (RF4 e RF5). O modelo RF3 apresentou os melhores ajustes em comparação aos modelos RF1 e RF2 (R²=0,74 e RMSE= 9,7 ton ha-¹). Com a inclusão da data de colheita (RF5), o R² foi de 0,76. As principais variáveis espectrais tanto para o mapeamento como para estimativa de produtividade da cana-de-açúcar foram os índices e as bandas relacionados às regiões espectrais do SWIR e do NIR (p.e., NDMI, EVI). A classificação com generalização espacial e temporal consiste em uma ferramenta de baixo custo e recurso para mapear cana-de-açúcar em grandes áreas. Já os modelos de produtividade se mostram promissores para estimativa de produtividade de cana-de-açúcar em escala local. As séries temporais de imagens de satélite representam um grande ganho para o monitoramento e planejamento da produção de cana-de-açúcar Abstract: The monitoring of spatial-temporal dynamics of sugarcane areas, such as planted and harvested area, expansion and production regions is essential to decision making of Brazilian sugar-energy sector. In this study, it were created models to map sugarcane areas and to forecast sugarcane yield, using Landsat satellite time series. The images were obtained and processed on Google Earth Engine (GEE). Six vegetation indices (NDVI, NDMI, EVI, SAVI, NDWI1, NDWI2) were calculated, followed by a mensal composition of these indices with the red (Red), near infrared (NIR) and short wave infrared (SWIR1 e SWIR2) spectral bands. The models of mapping and prediction of yield were done based on Random Forest (RF) machine learning algorithm. The mapping of sugarcane areas consisted on objected based image classification (OBIA), associated with temporal and spatial generalization, applied on sugarcane areas of Sao Paulo state. The time generalization was done using reference maps from 8 years (2009-2016), for the following conditions: a) training and testing using inter-annual data (M1); b) training with several years and testing on independent years (M2); c) change detection using a map updating with several years of training (M3). The model with spatial generalization used the time generalization (M2) and training data from several sites around the Sao Paulo state, and the validation process was done on independent sites. The M1 and M2 models showed Dice coefficient (DC) average of 0.84 and 0.91, respectively. The classification model with spatial generalization showed DC average of 0.89. The empirical model for forecasting sugarcane yield used satellite, agronomic and climatic data. The agronomic data from sugarcane fields of sugarcane areas from west of Sao Paulo state, were associated with soil type, variety, harvests number, yield, among others. For the meteorological data, historical data from meteorological stations (e.g., precipitation, temperature, solar radiation) and precipitation from ECMWF for the SPI index calculation were used. We created sugarcane yield models, using: a) satellite and meteorological data (RF1); b) agronomic and meteorological data (RF2); c) combination of satellite, agronomic and meteorological data (RF3). For the RF2 and RF3 models were tested the inclusion of harvest date as a predictor variable was tested (RF4 e RF5). The RF3 model showed the best adjustments when compared to RF1 e RF2 models (R²=0.74 and RMSE= 9.7 ton ha-¹). After the inclusion of harvest date (RF5), the R² was 0.76. The most important spectral variables for sugarcane mapping and forecasting sugarcane yield were indices and bands related to spectral regions of SWIR and NIR (e.g., NDMI and EVI). The spatial and temporal generalization classification of sugarcane areas consist on a tool of low cost and resource to map sugarcane over large areas. The yield models are promising to forecast sugarcane yield at local scale. The satellite images time series represent a major gain for sugarcane production monitoring and planning Doutorado Gestão de Sistemas na Agricultura e Desenvolvimento Rural Doutora em Engenharia Agrícola