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Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Desenho Amostral& Reconhecimento
Prof. Diego Macedo PG-AMSA/IGC
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Desenho Amostral
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
•Avaliações ambientais em bacias hidrográficas devem considerar:
• amostragens para avaliar padrões de distribuição de espécies e relações com parâmetros abióticos;
• Limitações de tempo de amostragem e processamento, recursos humanos e financeiros;
•Devem considerar variável espacial em seu desenho amostral.
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
•Tradicionalmente são realizadas amostragens tendenciosas:
•Sem critério espacial;
•Amostragens em ambientes pré-definidos (ou de melhor acesso);
•Excluindo outras áreas importantes.
•Em regiões tropicais: biodiversidade ainda pouco conhecida!
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•Amostragens espacialmente balanceadas:
•Construídas através de probabilidades;
•São capazes de selecionar amostras que de fato reflitam o padrão espacial da área de estudo;
•Nos EUA são utilizadas em escala nacional quanto regional;
•No Brasil: abordagem recente.
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•Amostragens espacialmente balanceadas•Permitem visualizar a área de estudos;• Possibilita que as amostragens sejam definidas a
partir das feições espaciais tipicamente tratadas em SIGs:• Pontos (centróide de um trecho de rio ou lago);• Linhas (estrada ou riacho);• Polígonos (lagos, manchas de vegetação, bacias
hidrográficas);• Células de uma superfície representada por um raster.
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Abordagem utilizada nesta rede de pesquisa
•A abordagem é baseada em GRTS (GeneralizedRandom-Tessellation Stratified) onde o desenho amostral é hierárquico e espacialmente balanceado, podendo ser aplicado a pontos, linhas e polígonos (Steven & Olsen, 2004).
•Baseada na conversão de todos os objetos (p.ex. Trechos de redes de drenagem) distribuídos em um plano espacial (latitudes e longitudes, bi-dimensional) para um plano unidimensional (uma avenida e cada observação um endereço hierarquicamente distribuído).
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Pontos distribuídos no espaço (bidimensional: X,Y)
Stevens & Olsen 2004
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Pontos distribuídos no espaço (bidimensional: X,Y)
Plano unidimensional “avenida” e “endereços”
Stevens & Olsen 2004
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Pontos distribuídos no espaço (bidimensional: X,Y)
Plano unidimensional “avenida” e “endereços”
Stevens & Olsen 2004
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Aplicação em uma das bacias estudadas
Macedo e Callisto, 2012
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•Rede drenagem contida nas cartas topográficas (escala 1:100.000) do IBGE e DSG
•Correção topológica e aferição da ordem de Strahler
•O sorteio espacial foi conduzido no Software R (R DEVELOPMENT CORE TEAM, 2010) através da biblioteca Spsurvey (KINCAID, 2009).
•Os pontos sorteados dentro do reservatório foram eliminados, e os 40 melhores pontos ranqueados (1ª-3ª ordens) foram selecionados (via ArcGis).
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Script do R para Riachos
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Desenho Amostral - Riachos
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Desenho Amostral - Riachos
Curso de Capacitação – P&D Aneel/CEMIG – GT487
Desenho Amostral - RiachosStrahler, 1957 : 1ª, 2ª e 3ª ordem
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Desenho Amostral - Riachos
35 km
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Desenho Amostral - Riachos
Steven & Olsen, 2004
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Desenho Amostral – Reservatórios
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Desenho Amostral – Reservatórios
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Perímetro do reservatório dividido em40 trechos de igual tamanho
Desenho Amostral – Reservatórios
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Dados com influência espacial
Diniz et al 2003
Riqueza Temperatura
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Uso do Solo x Riqueza de Bentos (Reservatório de Três Marias)
Morais 2013
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Paisagem x Riqueza de Bentos e Peixes (Riachos de Nova Ponte e Três Marias)
Fatores Geodinâmicos Uso do solo
Hábitats locais A+B+C
Macedo et al 2014a
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Reconhecimento
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Reconhecimento
•Etapa fundamental no monitoramento ambiental
•Otimizar o tempo empregado nas campanhas de coletas em campo
• Acesso aos sítios amostrais (riachos e reservatório)
•Segurança das equipes em campo
•Condição hidrológica
•Contatos prévios com os proprietários de terra
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Reconhecimento
•Riachos:
•4 equipes de reconhecimento
•Mapeamento (trackings) das rotas a ser posteriormente utilizadas na coleta
•GPS de navegação Garmim acoplado em um computador portátil e softaware trackmaker pro
•Reservatório:
•Mais simples – apenas locais para colocar o barco n’água
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Traçado de rotas e transferência para GPS
Macedo et al 2014b
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Notebook, GPS e mapas
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Problemas: Acesso
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Problemas: Acesso
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Problemas: Riachos secos
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Problemas: Riachos secos
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Problemas: Riachos “non wadeable”
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“Hand-picked” sites de referênciaReservatório Nova Ponte
Reserva Ambiental deGalheiros (Cemig)
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“Hand-picked” sites impactados
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“Hand-picked” sites impactados
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“Hand-picked” sites impactados
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População e Amostra
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•Amostragem é a utilização de um processo para obtenção de dados aplicáveis a um conjunto, denominado universo ou população, por meio do exame de uma parte deste conjunto denominada amostra.
•A finalidade da amostragem é fazer generalizações sobre todo um grupo sem precisar examinar cada um de seus elementos.
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População
Amostragem
Amostra
Inferência (espansão)
AnálisesEstimativas
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População do estudo (Target)
•Riachos 1ª-3ª ordens (Strahler), “wadeable”, perenes e acessíveis.
•Desenho probalístico, com substituição dos pontos “non-target”, ou seja, secos, profundos, não acessíveis ou não encontrados (“map error”) por novos pontos ao decorrer do reconhecimento.
•Pontos “hand-picked” foram escolhidos, logo não podem ser utilizados para a expansão dos resultados (em termos da condição do riachos por km ou % da bacia).
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População
A1
A2
Amostra
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Pesos para expansão
Peso (km)Hand-picked
Probabi-lísticos
1ª ordem
2ª ordem
3ª ordem
Bacia
TM 4 36 136,3 47,4 25,2
VG 2 38 33,7 15,6 7,6
SS 3 37 205,2 71,2 33,3
NP 8 32 222,0 128,3 74,1
Silva 2017
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Total de riachos (Km)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Frame Length (km) Target Length Dry Non-wadeable No access Map error
Km
de
riac
ho
s (1
, 2 e
3 o
rdem
)
Regional TM VG SS NP
Silva 2017
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Porcentagem de riachos
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Target Length Dry Non-wadeable No access Map error
% d
e ri
ach
os
(1, 2
e 3
ord
em)
Regional TM VG SS NPSilva 2017
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O que pode ocasionar problemas de “non-taget”?• Inacessibilidade viária (muito comum no Brasil,
pouco nos EUA)
•Não permissão do proprietário (pouco comum no Brasil, muito nos EUA
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O que pode ocasionar problemas de “non-taget”?•Definição de “wadeable” baseado na Ordem de
Strahler (1ª, 2ª e 3ª) extraída do mapeamento sistemático
•Problemas com o mapeamento• Escala pequena (Brasil 1:50.000 ou 1:100.000; p.ex. EUA
1:24.000)• Mapeamento desatualizado (Maior parte dos voos da
década de 1960)• Metodologia de mapeamento distintas entre órgãos
responsáveis e/ou data da restituição)
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Exemplo de problemas com a malha de drenagem (Três Marias, escala 1:100.000)
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Mapeamento DSG
Mapeamento IBGE
Exemplo de problemas com a malha de drenagem (Três Marias, escala 1:100.000)
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Mapeamento DSG
Mapeamento IBGE
Retirou-se os
Rios de 1ª Ordem
Exemplo de problemas com a malha de drenagem (Três Marias, escala 1:100.000)
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Exemplo de problemas com a malha de drenagem (Três Marias, escala 1:100.000)
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Referencias
• Diniz-Filho et al., 2003. Spatial autocorrelation and red herrings ingeographical ecology. Glob Ecol Biogeogr 12:53–64
• Macedo & Callisto, 2012. Desenho amostral espacialmentebalanceado na avaliação ambiental de uma bacia hidrográfica nocerrado mineiro. In: VI GEONORDESTE, UFS, Aracaju
• Macedo et al., 2014a. The relative influence of catchment and sitevariables on fish and macroinvertebrate richness in Cerrado biomestreams. Landscape Ecol 29:1001-1016.
• Macedo et al 2014b. Sampling site selection, land use and cover, fieldreconnaissance, and sampling, p. 61-83. In: M. Callisto, R.M. Hughes,J.M. Lopes, M.A. Castro (eds.), Biological conditions in hydropowerbasins. Companhia Energética de Minas Gerais, Belo Horizonte
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Referencias
• Morais, 2013. Avaliação da qualidade ambiental em um reservatóriotropical em diferentes escalas espaciais. Dissertação (Mestrado emEcologia, Conservação e Manejo da Vida Silvestre). UFMG, BeloHorizonte
• Morley e Karr, 2002. Assessing and Restoring the Health of UrbanStreams in the Puget Sound Basin. Conser Biol 16:1498-1509
• Silva, 2017. Avaliação de condições ecológicas em riachos noCerrado: Bases para a sua conservação. Tese (Doutorado em Ecologia,Conservação e Manejo da Vida Silvestre). UFMG, Belo Horizonte
• Stevens & Olsen, 2004. Spatially balanced sampling of naturalresources. J Am Stat Assoc 99:262–278