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Tipo do documento: Dissertação
Título: ANÁLISE MULTIFRACTAL APLICADA A SISTEMAS AMBIENTAIS DO ESTADO DO MARANHÃO (BRASIL)
Título(s) alternativo(s): MULTIFRACTAL ANALYSIS APPLIED TO SYSTEMS ENVIRONMENTAL RESOURCES OF THE STATE OF MARANHÃO (BRAZIL)
Autor: SILVA, Suena dos Santos 
Primeiro orientador: SIQUEIRA, Glécio Machado
Primeiro membro da banca: SIQUEIRA, Glécio Machado
Segundo membro da banca: RODRIGUEZ LEIVA, Jairo Osvaldo
Terceiro membro da banca: AQUINO JÚNIOR, José
Resumo: O Bioma Cerrado é um sistema heterogêneo, apresentando diferentes fitofisionomias e em áreas antrópicas são verificados na paisagem diferentes usos. Diante do exposto, é preciso entender a complexidade do Cerrado por meio de modelos matemáticos que considerem a variabilidade de escala como a análise multifractal. Na análise multifractal a variabilidade é avaliada utilizando mais de um expoente para descrever as propriedades de escalas, permitindo assim caracterizar o comportamento ou estruturas de objetos, e fenômenos em uma série temporal ou espacial. Assim, o objetivo do presente trabalho é caracterizar a multifractalidade diferentes sistemas no Bioma Cerrado do Maranhão (Brasil). Os objetivos específicos são: 1) Analisar a multifractalidade do conteúdo de água do solo e da produtividade de soja em sistema de semeadura direta (Mata Roma, Maranhão, Brasil); 2) Determinar a multifractalidade da reflectância (NDVI) de parcelas com diferentes formações vegetacionais de Cerrado no Parque Estadual do Mirador (Maranhão, Brasil). Os sistemas estudados foram: área de produção de soja (Glycine max L.) no município de Mata Roma (Maranhão, Brasil); e parcelas experimentais com diferentes fitofisionomias de Cerrado no Parque Estadual do Mirador (PEM – Município de Mirador, Maranhão, Brasil). O experimento em cultivo de soja foi desenvolvido em uma área de produção comercial da Fazenda Unha de Gato com 193,6 ha e vêm sendo manejada sob sistema de semeadura direta com cultivo de soja desde 2004. Em um transecto contendo 128 pontos, com espaçamento de 10 m entre pontos e comprimento total de 1270 m. Foram amostrados a altitude (m), produtividade de soja (kg ha-1), a altura das plantas (m) e a umidade volumétrica da água (%) medida por meio de TLO - Transmisión Line Oscillator. Posteriormente os dados foram avaliados por meio da estatística descritiva e análise multifractal. No Parque Estadual do Mirador foram instaladas três parcelas em área com vegetação natural do de Cerrado, englobando as seguintes formações vegetacionais: Cerrado ralo (Parcela A), transição entre Cerrado ralo e Cerrado denso (Parcela B) e Cerrado típico (Parcela C). As parcelas experimentais possuem 26.214,4 m2 (5.120 m x 5.120 m), sendo determinada altitude (m) e o NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), que foram avaliados pela estatística descritiva e análise multifractal. As principais conclusões deste trabalho são: 1) A análise multifractal demonstrou que a altura das plantas de soja ao longo do transepto é o atributo com maior heterogeneidade entre as variáveis avaliadas, expressa pela diferença entre as dimensões generalizadas (D5) e (D-5). 2) Os espectros de singularidade para as séries das variáveis em estudo expressaram maior amplitude dos ramos e largura para altura de plantas de soja, corroborando com as propriedades multifractais de dimensão generalizada que também indicaram a maior multifractalidade para a altura de plantas de soja, quando comparado com a altitude (m), θ0-0,2 (%), θ0,2-0,4 (%), θ0-0,4 (%) e produtividade (kg ha-1). 3) O conteúdo de água no solo medido nas camadas (θ0-0,2 e θ0,2-0,4) e o conteúdo média de água no solo (θ0-0,4) apresentaram espectros reduzidos, indicando que são correspondentes a um monofractal ou quasimonofractal. 4) Os dados demonstraram que o NDVI nos diferentes gradientes de Cerrado possui comportamento multifractal na paisagem. 5) Os índices de vegetação apresentaram variabilidade nas escalas no período de estudo (2015-2019), indicando que feições do terreno com menor declividade resultam em índices com menor multifractalidade. 6) A parcela com Cerrado típico aparentou a maior heterogeneidade e assimetria, reflexo da complexidade ambiental desta fisionomia vegetacional.
Abstract: The Cerrado Biome is a heterogeneous system, with different phytophysiognomies and in anthropogenic areas, different uses are verified in the landscape. Given the above, it is necessary to understand the complexity of the Cerrado through mathematical models that consider scale variability as multifractal analysis. In multifractal analysis, variability is evaluated using more than one exponent to describe the properties of scales, thus allowing to characterize the behavior or structures of objects, and phenomena in a temporal or spatial series. Thus, the aim of this work is to characterize the multifractality of different systems in the Cerrado Biome of Maranhão (Brazil). The specific objectives are: 1) To analyze the multifractality of soil water content and soybean yield in a no-tillage system (Mata Roma, Maranhão, Brazil); 2) Determine the reflectance multifractality (NDVI) of plots with different vegetation formations in the Cerrado at Parque Estadual do Mirador (Maranhão, Brazil). The studied systems were: soybean production area (Glycine max L.) in the municipality of Mata Roma (Maranhão, Brazil); and experimental plots with different Cerrado vegetation types in Parque Estadual do Mirador (PEM – Municipality of Mirador, Maranhão, Brazil). The experiment in soybean cultivation was carried out in a commercial production area of the Unha de Gato Farm with 193.6 ha and has been managed under no- tillage system with soybean cultivation since 2004. In a transect containing 128 points, with spacing of 10 m between points and total length of 1270 m. Altitude (m), soybean yield (kg ha-1), plant height (m) and water volumetric moisture (%) measured by TLO - Transmisión Line Oscillator were sampled. Subsequently, the data were evaluated using descriptive statistics and multifractal analysis. In the Mirador State Park, three plots were installed in an area with natural Cerrado vegetation, comprising the following vegetation formations: thin Cerrado (Plot A), transition between thin Cerrado and dense Cerrado (Plot B) and typical Cerrado (Plot C). The experimental plots have 26,214.4 m2 (5,120 m x 5,120 m), being determined in altitude (m) and the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), which were evaluated by descriptive statistics and multifractal analysis. The main conclusions of this work are: 1) The multifractal analysis showed that the height of the soybean plants along the transept is the attribute with the greatest heterogeneity among the evaluated variables, expressed by the difference between the generalized dimensions (D5) and (D-5 ). 2) The singularity spectra for the series of variables under study expressed greater branch amplitude and width for height of soybean plants, corroborating the multifractal properties of generalized dimension that also indicated the greatest multifractality for the height of soybean plants, when compared to altitude (m), θ0-0.2 (%), θ0.2-0.4 (%), θ0-0.4 (%) and productivity (kg ha-1). 3) The soil water content measured in the layers (θ0-0.2 and θ0.2- 0.4) and the average soil water content (θ0-0.4) showed reduced spectra, indicating that they correspond to a monofractal or quasimonofractal. 4) The data showed that the NDVI in different Cerrado gradients has multifractal behavior in the landscape. 5) The vegetation indices showed variability in the scales in the study period (2015-2019), indicating that terrain features with less slope result in indices with lower multifractality. 6) The plot with typical Cerrado showed the greatest heterogeneity and asymmetry, reflecting the environmental complexity of this vegetation physiognomy.
Palavras-chave: Variabilidade espacial;
Variabilidade de escala;
Espectro de singularidade;
Meio ambiente;
Modelos Matemáticos Complexos;
Formações vegetais
Spatial variability;
Scale variability;
Singularity spectrum;
Environment;
Complex Mathematical Models;
Plant formations
Área(s) do CNPq: Análise Regional
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE GEOCIENCIAS/CCH
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA (PPGGEO)
Citação: SILVA, Suena dos Santos. Análise multifractal aplicada a sistemas ambientais do Estado do Maranhão (Brasil). 2021. 76 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Geografia (PPGGEO)) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4106
Data de defesa: 27-Ago-2021
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA

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