Skip navigation

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37802
Tipo: TCC
Título: Análise da influência da densidade amostral na interpolação batimétrica por Krigagem: estudo de caso no Açude Pacatuba
Autor(es): Amorim, Thomás Vinícius Silva de
Orientador: Melo, Davi de Carvalho Diniz
Resumo: A gestão eficiente dos recursos hídricos é um desafio constante, sobretudo em regiões de elevada variabilidade pluviométrica, onde a disponibilidade hídrica depende fortemente do armazenamento em reservatórios superficiais. Para que esse recurso seja gerido de forma eficiente, é fundamental conhecer sua real capacidade e o relevo submerso. Os levantamentos batimétricos cumprem esse papel, mas sua execução demanda tempo, infraestrutura e custo, levantando a questão: qual a densidade amostral necessária para cálculos volumétricos confiáveis, evitando subamostragem ou excesso de esforço? Nesse contexto, este trabalho analisou a influência da densidade amostral na acurácia de estimativas de volume de um reservatório. Os dados foram obtidos por levantamento monofeixe e interpolados por krigagem ordinária, realizado em ambiente Python, buscando identificar o intervalo ótimo entre custo operacional e acurácia da estimativa. Para a análise, tomou-se, como estudo de caso, o Açude Pacatuba (Sapé-PB), onde, em 30 e 31 de outubro de 2024, foram obtidos 12.034 pontos de profundidade. Posteriormente, os dados de profundidade foram interpolados por krigagem, considerando diferentes modelos de variograma (esférico, exponencial, gaussiano e linear) e resoluções espaciais (20 m e 10 m), sendo o desempenho de cada configuração avaliado por validação cruzada. O variograma exponencial foi o mais adequado por apresentar menor erro e maior ajuste (RMSE = 0,069 m; MAE = 0,037 m; R² ≈ 0,999). Definiu-se a resolução de 10 m como padrão, uma vez que reduções adicionais não resultaram em diferenças significativas no volume estimado. Para avaliar a influência da densidade amostral, foram executadas 100 interpolações independentes para cada percentual de pontos utilizados (2,5% a 80%), permitindo calcular médias, desvios padrão e coeficientes de variação. As interpolações mostraram que densidades ≤ 5% resultam em volumes inconsistentes e alta dispersão. A partir de 12,5% dos pontos já se obtêm estimativas confiáveis, com RMSE = 0,31 m e CV = 3,8%. Com 25% dos pontos, a variabilidade é praticamente nula (RMSE = 0,01 m; CV = 0,3%) e os volumes coincidem com o valor de referência. Assim, o intervalo de 12,5% a 25% representou o equilíbrio ideal entre custo de amostragem e precisão volumétrica, confirmando a robustez da metodologia.
Abstract: Efficient water resource management is a constant challenge, particularly in regions with high rainfall variability, where water availability heavily depends on surface reservoir storage. Effective management requires precise knowledge of a reservoir's actual capacity and submerged topography. Bathymetric surveys provide this essential data, yet their execution is time-consuming, infrastructure-intensive, and costly, raising a critical question: what is the necessary sample density to achieve reliable volumetric calculations while avoiding both under-sampling and excessive effort? This study analyzes the influence of sample density on the accuracy of reservoir volume estimates. Data were acquired using a single-beam echo sounder and interpolated via ordinary kriging in a Python environment to identify the optimal balance between operational cost and estimation accuracy. The Pacatuba Reservoir (Sapé-PB, Brazil) was used as a case study, with 12,034 depth points collected on October 30-31, 2024. Depth data were interpolated using different variogram models (spherical, exponential, Gaussian, and linear) and spatial resolutions (20 m and 10 m), with each configuration's performance evaluated through cross-validation. The exponential variogram proved most suitable, demonstrating the lowest error and best fit (RMSE = 0.069 m; MAE = 0.037 m; R² ≈ 0.999). A 10 m resolution was established as standard, as further reductions did not yield significant changes in estimated volume. To assess the impact of sample density, 100 independent interpolations were performed for each percentage of data points used (2.5% to 80%), enabling the calculation of means, standard deviations, and coefficients of variation. Results indicated that densities ≤ 5% produce inconsistent volumes with high dispersion. From 12.5% of the points, reliable estimates were achieved (RMSE = 0.31 m; CV = 3.8%). Using 25% of the points, variability became negligible (RMSE = 0.01 m; CV = 0.3%), and volumes matched the reference value. Thus, the range of 12.5% to 25% represents the optimal trade-off between sampling cost and volumetric precision, confirming the robustness of the methodology.
Palavras-chave: Krigagem Ordinária
Batimetria
Ecobatímetro
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia Civil e Ambiental
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37802
Data do documento: 29-Set-2025
Aparece nas coleções:CT - TCC - Engenharia Civil e Ambiental

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
1.-TCC_THOMAS_VINICIUS_SILVA_DE_AMORIM_20200042213.pdf1,84 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.