Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11446
Tipo: Dissertação
Título: FATORES NATURAIS E ANTRÓPICOS QUE INFLUENCIAM NA PRESENÇA DE NITRATO NO AQUÍFERO SERRA GERAL LIVRE NO PERÍMETRO URBANO DE CAMPO GRANDE - MS
Autor(es): FELIPE GAVIOLI DINIZ
Primeiro orientador: Sandra Garcia Gabas
Resumo: O objetivo deste trabalho foi analisar quais fatores antrópicos e naturais que influenciam na presença do nitrato nas águas subterrâneas em área urbana utilizando aprendizado de máquina. O local da pesquisa foi o perímetro urbano do município de Campo Grande, capital do estado do Mato Grosso do Sul, que está localizada na porção norte do município. A metodologia envolveu a utilização do software QGIS para a produção de mapas e a linguagem Python junto com as bibliotecas Scikit-learn, NumPy, SciPy e Matplotlib para análise dos dados e desenvolvimento dos modelos de aprendizado de máquina. Foram consideradas as seguintes variáveis espaciais como influenciadoras do nível de nitrato: distância até a rede de água e esgoto, zona urbana, densidade populacional por bairro, declividade, hipsometria, Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), geologia, profundidade do nível da água, características geotécnicas e proximidade de sistemas de drenagem. Nove modelos estatísticos do grupo de classificadores e sete do grupo de regressores foram adotados para analisar os dados coletados em 68 poços em 2018. Os resultados preditivos mostraram que a zona urbana e a declividade foram as variáveis com maior influência sobre o valor de nitrato em ambos os modelos, por outro lado, a geologia foi a variável com menor influência nos modelos classificadores e a distância da rede de água nos modelos regressores. Os resultados mostraram que os modelos classificadores tiveram um desempenho superior aos modelos regressores, com cinco modelos apresentando um resultado com o grupo treino variando entre 0.60 a 0.80 e o grupo teste entre 0.40 a 0.60, destacando o modelo MLP Classifier com a melhor performance. Os demais modelos classificadores apresentaram overfitting, um problema que também afetou o desempenho dos modelos regressores, com dois modelos apresentando o mesmo problema. Além disso, cinco modelos regressores contaram com um resultado negativo e apenas o modelo Logistic Regressor relevou um resultado aceitável com o grupo treino em 0.60 e com um valor aproximado a esté no grupo teste. Por meio da estimativa da distribuição do nitrato, foi constatado que as maiores concentrações ocorrem em áreas com maiores declives e alta densidade populacional. Por outro lado, as menores concentrações são encontradas em regiões onde não há registro de redes de esgoto, com menor declive, baixa densidade populacional e onde o nível da água subterrânea é mais profundo.
Abstract: The objective of this work was to analyze which anthropogenic and natural factors influence the presence of nitrate in groundwater in urban areas using machine learning. The research site was the urban perimeter of the municipality of Campo Grande, capital of the state of Mato Grosso do Sul, which is located in the northern portion of the municipality. The methodology involved the use of the QGIS software for the production of maps and the Python language together with the Scikit-learn, NumPy, SciPy and Matplotlib libraries for data analysis and development of machine learning models. The following spatial variables were considered as influencing the nitrate level: distance to the water and sewage network, urban area, population density per neighborhood, slope, hypsometry, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), geology, water level depth, geotechnical characteristics and proximity to drainage systems. Nine statistical models from the classifier group and seven from the regressor group were adopted to analyze the data collected from 68 wells in 2018. The predictive results showed that the urban area and slope were the variables with the greatest influence on the nitrate value in both models. On the other hand, geology was the variable with the least influence in the classifier models and the distance from the water network in the regressor models. The results showed that the classifier models outperformed the regressor models, with five models presenting a result with the training group ranging from 0.60 to 0.80 and the test group between 0.40 and 0.60, highlighting the MLP Classifier model with the best performance. The other classifier models presented overfitting, a problem that also affected the performance of the regressor models, with two models presenting the same problem. Furthermore, five regressor models had a negative result and only the Logistic Regressor model revealed an acceptable result with the training group at 0.60 and with a value close to this in the test group. By estimating the distribution of nitrate, it was found that the highest concentrations occur in areas with greater slopes and high population density. On the other hand, the lowest concentrations are found in regions where there is no record of sewage networks, with less slope, low population density and where the groundwater level is deeper.
Palavras-chave: Antrópicos
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11446
Data do documento: 2024
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Tecnologias Ambientais

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