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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.106.2020.tde-19012021-142800
Documento
Autor
Nome completo
Mariana de Oliveira Lage
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Quintanilha, Jose Alberto (Presidente)
Barrozo, Ligia Vizeu
Carvalho, Carlos Henrique Grohmann de
Gallardo, Amarilis Lucia Casteli Figueiredo
Lorenz, Camila
Nobrega, Rodrigo Affonso de Albuquerque
Título em português
Identificação e classificação de áreas urbanas propícias à existência de criadouros do mosquito Aedes Aegypti via sensoriamento remoto
Palavras-chave em português
Aedes aegypti
Arboviroses
áreas de risco
Classificação em imagem
imagem de alta resolução espacial
INLA
mapeamento de cobertura do solo urbano
Resumo em português
Não é tarefa fácil identificar e classificar áreas de maior risco para presença de criadouros do mosquito Aedes aegypti tendo como base apenas os indicadores entomológicos tradicionalmente utilizados nos programas de controle, como Índice Predial e de Breteau. Reflexo disto é a dificuldade em identificar também as áreas de alto risco para a ocorrência das arboviroses associadas ao mosquito, como Dengue, febre do Zika e febre Chikungunya. Estudos têm demostrado que o risco da doença está mais estritamente relacionado com a abundância dos vetores do que com sua presença. Sendo assim, o desenvolvimento de métodos adequados para identificação das áreas prioritárias tanto para o mosquito quanto para o caso de arboviroses, destas áreas para estes agravos, é tarefa primordial para aumento da eficiência e efetividade das medidas de controle a serem adotadas e otimização da aplicação de recursos. A pesquisa proposta analisou a utilização de Sensoriamento Remoto Orbital e de Veículo Aéreo Não Tripulado - VANT para a identificação e classificação de áreas urbanas com potencial risco para criadouros do mosquito Aedes aegypti no município de Campinas, sejam elas residenciais, comerciais, de infraestrutura de transporte, entre outros, e seu entorno. Como metodologia, identificou e validou aspectos de imagens de sensoriamento remoto característicos destas áreas; avaliou a relação entre os dados coletados no campo com a classificação espacial de risco com a ocorrência dos ovos do mosquito; e propiciando a utilização desta metodologia pelos serviços de saúde e de controle de vetores para que eles possam identificar previamente áreas de risco para a ocorrência dos locais com maior criadouro do mosquito, podendo gerar doenças como Dengue (e, consequentemente, Zika e febre Chikungunya) e priorizar a aplicação de medidas de vigilância e controle. O estudo foi realizado em quatro áreas do município de Campinas. Foram três áreas com presença de pontos estratégicos (locais com grande concentração de criadouros de Ae. aegypti) classificados, respectivamente, de baixo, médio e alto risco para a presença do vetor, e uma área controle (sem a presença de pontos estratégicos). Nestas quatro áreas foram instaladas, e permaneceram durante um ano, armadilhas para captura de ovos do mosquito. A coleta de informações sobre as coordenadas geográficas destas armadilhas e o emprego da técnica de krigagem proporcionaram a construção de um mapa anual classificando as áreas de estudo segundo os quantis de número de ovos presentes nas armadilhas. Foram criadas regras sobre a ocupação dos solos com o uso de imagem de satélite de alta resolução e incorporadas à classificação supervisionada, para o reconhecimento das classes existentes nessas áreas e de seu entorno próximo, e imagens de ortofotos de VANTs, de modo a extrair feições do terreno relacionadas às situações de risco. A validação do uso da metodologia desenvolvida, foi feita utilizando a estatística Kappa. Como resultado, obteve-se que o mosquito apresenta a preferência em depositar seus ovos em classes do uso do solo mais escuras como sombra, cimento e asfalto. Isso demonstra a utilidade do sensoriamento remoto na identificação de diferenças paisagísticas em ambientes urbanos, utilizando uma abordagem geoestatística, e fornece indicações para investigações futuras. Outra análise, incluindo a variável temperatura da superfície terrestre, pode revelar relações mais complexas entre micro-habitats de mosquitos urbanos e características de cobertura do solo. O processo metodológico para classificação de áreas de risco para proliferação do mosquito Ae. aegypti e do seu consequente uso para controle das doenças Dengue, Chikungunya e Zika, é replicável em outras áreas sob diferentes condições melhorando a otimização na aplicação de recursos da efetividade no controle.
Título em inglês
IDENTIFICATION AND CLASSIFICATION OF URBAN AREAS CONDUCIVE TO THE EXISTENCE OF AEDES AEGYPTI MOSQUITO BREEDING GROUNDS VIA REMOTE SENSING
Palavras-chave em inglês
Aedes aegypti
Arboviroses
high spatial resolution imaging
Image classification
INLA
risk areas
urban land cover mapping
Resumo em inglês
It is not easy to identify and classify areas of higher risk for the presence of Aedes aegypti mosquito breeders based only on the entomological indicators traditionally used in control programs, such as the Breteau and Building Index. Reflecting this is the difficulty in also identifying areas of high risk for the occurrence of arboviroses associated with the mosquito, such as Dengue fever, Zika fever and Chikungunya fever. Studies have shown that the risk of the disease is more closely related to the abundance of vectors than to their presence. Therefore, the development of adequate methods to identify the priority areas for both the mosquito and the case of arbovirosis, from these areas for these diseases, is a primary task to increase the efficiency and effectiveness of the control measures to be adopted and optimize the application of resources. The proposed research analyzed the use of Remote Orbital Sensing and Unmanned Aerial Vehicle - UAV for the identification and classification of urban areas with potential risk for Aedes aegypti mosquito breeders in the municipality of Campinas, whether they are residential, commercial, transportation infrastructure, among others, and their surroundings. As a methodology, it identified and validated aspects of remote sensing images characteristic of these areas; evaluated the relationship between the data collected in the field and the spatial classification of risk with the occurrence of the mosquito's eggs; and provided the use of this methodology by health and vector control services so that they can previously identify areas at risk for the occurrence of the sites with the largest mosquito farm, which may generate diseases such as Dengue fever (and, consequently, Zika and Chikungunya fever) and prioritize the application of surveillance and control measures. The study was conducted in four areas of the municipality of Campinas. There were three areas with the presence of strategic points (sites with a high concentration of Ae. aegypti breeders) classified, respectively, as low, medium, and high risk for the presence of the vector, and one control area (without the presence of strategic points). In these four areas, traps for capturing mosquito eggs were installed and remained for one year. The collection of information on the geographical coordinates of these traps and the use of the krigagem technique provided the construction of an annual map classifying the study areas according to the amounts of eggs present in the traps. Rules on land use were created with the use of high resolution satellite images and incorporated into the supervised classification, for the recognition of existing classes in these areas and their immediate surroundings, and orthophoto images of UAVs, in order to extract features of the terrain related to risk situations. The validation of the use of the methodology developed was done using Kappa statistics. As a result, it was obtained that the mosquito has the preference to lay its eggs in darker soil use classes such as shade, cement and asphalt. This demonstrates the usefulness of remote sensing in identifying landscape differences in urban environments, using a geostatistical approach, and provides indications for future investigations. Other analysis, including the variable earth surface temperature, may reveal more complex relationships between urban mosquito micro-habitats and ground cover characteristics. The methodological process for classifying risk areas for Ae. aegypti mosquito proliferation and its consequent use for Dengue, Chikungunya and Zika disease control is replicable in other areas under different conditions, improving the optimization in the application of control effectiveness resources.
 
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Data de Publicação
2021-01-27
 
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