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Previous issue date: 2016-02-12 === This research aimed to contribute to the monitoring of water quality using orbital remote
sensing and GIS techniques, use and occupation of mapping land in Lontra river watershed,
focusing on information to apply water resources management instruments. The first phase
consisted on mapping the use and soil occupation and on evaluating quality of irrigation
water used in Salto do Lontra municipality, in Paraná state, Brazil. SPOT-5 satellite images
were used to carry out the supervised classification of the Maximum Likelihood algorithm
ML. Water quality data were submitted to statistical analyses by the PCA and FA techniques,
in order to identify the most relevant variables during the evaluation of irrigation water quality.
The UCS characterization by maximum likelihood estimation allowed identifying the classes:
agricultural crops, bare soil, forest and urban area. The PCA use concerning parameters of
irrigation water quality explained 53.27% of variation in water quality according to the
monitored points, represented by family-based farming. In a second phase, a variation of
water quality was studied along Lontra river, with the support of Geographic Information
Systems (GIS) integrated with multivariate statistical techniques to investigate the
dependency relationships among variables responses associated with UCS. Mosaic images
of 2014 from Google Earth were used to map such land use and occupation. Digital
Elevation Model (DEM) and soil maps made up database, along with UCS categories,
defined as explanatory variables. The definition of areas of influence by Thiessen polygon
method and multivariate statistics techniques, especially the Redundancy Analysis (RDA),
were used to investigate correlation among explanatory variables (land use and occupation,
slope, soil types and monitoring points) in parameters such as water quality, defined as
exploratory variables. Land use mapping and Linear Redundancy Analysis allowed the
identification of anthropogenic pressures on water quality parameters, especially when
compared to points located by upstream and downstream of Lontras s river watershed.
Finally, an approach concerning the use of Geotechnologies on the study of environmental
issues was carried out focusing the contribution of information to apply water resources
management instruments. The UCS characterization, using SAM supervised classification
and Landsat-8 image, defined five UCS categories that with different seasons and monitoring
points (upstream and downstream watershed) investigated the correlation among these
variables and water quality parameters. RDA identified positive correlation among dependent
variables (electrical conductivity and total dissolved solids) and warmer seasons (fall, spring
and summer). The highest answers of temperature and pH were positively related to land
use especially in the categories of forest, water and pasture. Temporary crops and urban
areas showed negative correlation to other UCS categories. The correlation of turbidity and
reducing oxidation potential parameters, especially during the winter season.
Geotechnologies used in this trial, especially represented by geoprocessing and GIS, have
allowed the study of geographical space structure and environmental aspects. Multivariate
statistical methods enabled the synthesis of data variability structure and identification of the
most significant variables, especially to the seasons and different monitoring points along the
Lontra river watershed. This research mainly focused on irrigated family farming, where
subsidies have been raised to assist with management decision-making on water use and
the development of actions in the application of available rational technologies, aiming at
improving different water use systems. Remote sensing techniques combined with GIS have
contributed to carry out studies concerning management of territories and, in particular, water
resources management. === Este trabalho teve por objetivo contribuir a partir de técnicas ligadas ao Sensoriamento
Remoto Orbital e SIG, no monitoramento da qualidade da água, mapeamento do uso e
ocupação do solo na microbacia do rio Lontra, com foco na contribuição de informações
para aplicação dos instrumentos de gestão dos recursos hídricos. Em uma primeira análise,
realizaram-se o mapeamento do Uso e Ocupação do Solo (UCS) e a avaliação da qualidade
da água utilizada para irrigação no município de Salto do Lontra, Estado do Paraná.
Imagens do satélite SPOT-5 foram utilizadas para realizar a classificação supervisionada
pelo algoritmo de Máxima Verossimilhança MAXVER. Os dados de qualidade da água
foram submetidos às análises estatísticas pelas técnicas de Análise de Componentes
Principais (ACP) e Análise Fatorial (AF), para a identificação das variáveis mais relevantes
na avaliação da qualidade da água de irrigação. A caracterização do UCS pelo classificador
MAXVER permitiu a identificação das classes: culturas agrícolas, solo exposto/resteva, mata
e área urbana. A aplicação da ACP dos parâmetros de qualidade da água de irrigação
explicou 53,27% da variação da qualidade da água entre os pontos monitorados,
representados pelas propriedades rurais de base familiar. Em um segundo momento, a
variação da qualidade da água foi estudada ao longo do rio Lontra, com o apoio dos
Sistemas de Informações Geográficas (SIG) integradas às técnicas estatísticas
multivariadas para a averiguação das relações de dependência entre as variáveis respostas
associadas ao UCS. Foram utilizadas imagens mosaicadas datadas do ano 2014,
provenientes do Google Earth para o mapeamento de uso e ocupação do solo. O Modelo
Digital de Elevação (MDE) e os mapas de tipos de solos serviram para compor o banco de
dados, juntamente com as categorias de UCS, definidos como variáveis explicativas. A
definição das áreas de influência pela técnica de polígonos de Thiessen e as técnicas
estatísticas multivariadas, em especial à Análise de Redundância (RDA) foram utilizadas
para investigação da correlação entre as variáveis explicativas (UCS, declividade, tipos de
solos e pontos de monitoramento) nos parâmetros de qualidade da água, definidas como
variáveis exploratórias. O mapeamento do UCS e a Análise de Redundância Linear RDA
possibilitaram a identificação das pressões antrópicas sobre os parâmetros de qualidade da
água, especialmente quando comparado aos pontos situados a montante e a jusante da
microbacia do rio Lontra. Finalmente, foi conduzida uma abordagem acerca da utilização
das Geotecnologias no estudo do espaço ambiental, com foco na contribuição de
informações para aplicação dos instrumentos de gestão dos recursos hídricos. A
caracterização do UCS, mediante a Classificação Supervisionada SAM da imagem Landsat-
8, possibilitou a definição de cinco categorias de UCS, que junto às distintas estações do
ano e pontos de monitoramento (a montante e a jusante da microbacia) buscaram investigar
a correlação destas variáveis com os parâmetros de qualidade da água. Pela RDA,
identificou-se a correlação positiva para as variáveis dependentes (condutividade elétrica e
sólidos totais dissolvidos) relacionadas com as estações mais quentes (outono, primavera e
verão). Valores mais elevados de temperatura e pH estiveram positivamente relacionados
aos usos do solo especialmente nas categorias de mata, água e pastagens. As culturas
temporárias e área urbana demonstraram estar negativamente correlacionadas às demais
categorias de UCS. A correlação dos parâmetros de turbidez e potencial redutor de
oxidação, principalmente na estação do inverno. As geotecnologias utilizadas neste
trabalho, especialmente representadas pelas técnicas de geoprocessamento e dos SIG s,
possibilitaram o estudo da estrutura do espaço geográfico e dos aspectos ambientais. Os
métodos estatísticos multivariados possibilitaram a sintetização da estrutura de variabilidade
dos dados e a identificação das variáveis mais significativas, com destaque às estações do
ano e aos distintos pontos de monitoramento ao longo da microbacia do rio Lontra. A
viii
aplicação conjunta de técnicas de sensoriamento remoto orbital e SIG contribuiu para
condução de estudos voltados a gestão dos territórios e em especial à gestão dos recursos
hídricos. A pesquisa teve como foco principal a agricultura familiar irrigada, em que foram
levantados subsídios que pudessem auxiliar nas decisões gerenciais sobre o uso da água e
no desenvolvimento de ações para a aplicação de tecnologias racionais disponíveis, visando
à melhoria
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