Integração do BIM Geotécnico e GIS para avaliação de áreas de recarga de aquíferos no contexto de cidades inteligentes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barros, Matheus Lima de
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/49252
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2023.
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spelling Integração do BIM Geotécnico e GIS para avaliação de áreas de recarga de aquíferos no contexto de cidades inteligentesAquíferos - recargaSistemas BIMSistemas de informação geográficaDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2023.A água presente nos aquíferos possui distintos usos no Distrito Federal (DF). Com o aumento da demanda por água doce e a sua captação nos aquíferos torna-se necessária uma gestão ativa desses recursos hídricos. As áreas da superfície em que na ocorrência de precipitações possibilitam a infiltração de água e o seu transporte até os aquíferos são denominadas de áreas de recarga. Na área de infraestruturas, o uso do BIM está em ascensão e frequentemente associado ao uso de ferramentas GIS, a integração entre as tecnologias é usualmente denominada de GeoBIM. A Indústria 4.0 contempla as inovações que impactam os processos de produção da era atual, como os grandes bancos de dados, as cidades inteligentes, o aprendizado de máquina e o GeoBIM. O objetivo geral da dissertação é caracterizar áreas de recargas de aquíferos no DF do ponto de vista geológico-geotécnico, com o apoio do BIM Geotécnico e ferramentas GIS para desta forma permitir tomadas de decisão em ações de monitoramento e de intervenção. Por objetivos específicos almeja-se propor um Plano de Execução GeoBIM (GEP) para orientar o desenvolvimento dos trabalhos, compilar um banco de dados geoespacial do DF com foco em recarga de aquíferos, gerar uma carta de aptidão de recarga de aquíferos para o DF, realizar um estudo de caso em uma área piloto da FAL-UnB, aplicar padrões interoperáveis em dados geotécnicos e criar conexões dinâmicas entre ferramentas BIM e GIS. Para o GEP uma estrutura de tópicos foi elaborada, com descrições e aplicações no contexto do trabalho. A partir do banco de dados geoespacial, uma análise multicritério por AHP no QGIS foi realizada. Os critérios adotados foram, em ordem decrescente de peso de importância: litologia, precipitação, geomorfologia, declividade, pedologia, profundidade do nível de água, distância de drenagem, uso e cobertura e rugosidade. Um código em Python foi escrito para facilitar o cálculo dos pesos do método AHP. Um estudo de caso foi realizado para uma área piloto na FAL-UnB, conforme a Metodologia de Detalhamento Progressivo, com o refinamento dos critérios utilizados na análise do DF e dados de sensores IoT de coluna de água. Os produtos cartográficos gerados foram comparados com estudos anteriores por meio de análises cruzadas. Padrões de dados interoperáveis foram aplicados para os resultados de sondagens a trado mecânico e ensaios de laboratório da área piloto na FAL-UnB. Uma aplicação do BIM Geotécnico foi realizada para a FAL-UnB, com a visualização 2D e 3D das sondagens e a inserção de informações. Uma aplicação para as sondagens foi realizada com o ArcGIS GeoBIM, a partir da conexão dinâmica entre as nuvens Autodesk e Esri. Também foram realizados testes de interoperabilidade entre o Autodesk Civil 3D e ArcGIS Pro. Uma proposta de padronização de dados foi elaborada para o ensaio com o permeâmetro de Guelph. Destaca-se que a análise multicritério aplicada no contexto de recarga de aquíferos foi satisfatória, com a identificação de áreas de maior e menor aptidão nas áreas de estudo. A escala dos dados utilizados e a subjetividade na determinação dos pesos AHP foram limitações observadas. Aplicações do conceito GeoBIM podem ser explorados em outras plataformas. A integração entre tecnologias para a geotecnia no contexto da Indústria 4.0 requer dados estruturados, o que torna fundamental iniciativas com foco em padronização.The water present in aquifers has different uses in the Federal District (DF). With the increasing demand for fresh water and its withdrawal from aquifers, an active management of these water resources becomes necessary. The surface areas where precipitation allows water to infiltrate and be transported to the aquifers are called recharge areas. In the area of infrastructure, the use of BIM is on the rise and often associated with the use of GIS tools. The use of both technologies is usually referred to as GeoBIM. Industry 4.0 contemplates the innovations that impact the production processes of the current era, such as large databases, smart cities, machine learning, and GeoBIM. The general objective of the dissertation is to characterize aquifer recharge areas in the Federal District (DF) from a geological-geotechnical point of view, with the support of Geotechnical BIM and GIS tools to contribute to the decision-making process in monitoring and intervention actions. The specific objectives are to propose a GeoBIM Execution Plan (GEP) to guide the development of the work, compile a geospatial database for the DF area on aquifer recharge, generate an aquifer recharge suitability map for the DF area, carry out a case study in the FAL-UnB pilot area, apply interoperable standards in geotechnical data and create dynamic connections between BIM and GIS tools. For the GEP, a suggested structure of topics for the document was drawn up, with descriptions and applications in the context of this work. From the geospatial database, a multi-criteria analysis using AHP in QGIS was carried out. The criteria adopted were, in descending order of importance: lithology, precipitation, geomorphology, slope, pedology, water level depth, drainage distance, land use and roughness. A Python code was written to make it easier to calculate the weights of the AHP method. A case study was carried out for a pilot area at FAL-UnB, according to the Progressive Detailing Methodology, with the refinement of the criteria used in the DF analysis with data from IoT water column sensors. The cartographic products generated were compared with previous studies by means of cross-analysis. Interoperable data standards were applied to the results of auger borings and laboratory tests in the pilot area at FAL-UnB. A Geotechnical BIM application was carried out for pilot area at FAL-UnB, with 2D and 3D visualization of the borings and the insertion of information into the objects. An application for the borings was carried out with ArcGIS GeoBIM, based on the dynamic connection between the Autodesk and Esri clouds. Interoperability tests were also carried out between Autodesk Civil 3D and ArcGIS Pro. A data standardization proposal was drawn up for the Guelph permeameter test. It should be noted that the multi-criteria analysis applied in the context of aquifer recharge was satisfactory, identifying areas of greater and lesser suitability in the study areas. The scale of the data used and the subjectivity in determining the AHP weights were limitations observed. Applications of the GeoBIM concept can be explored on other platforms. Integration between geotechnical technologies in the context of Industry 4.0 requires structured data, which makes initiatives focused on standardization essential.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em GeotecniaCavalcante, André Luís BrasilSilva Júnior, Eleudo Esteves de Araújomatheuslb.eng@gmail.comBarros, Matheus Lima de2024-07-28T23:58:21Z2024-07-28T23:58:21Z2024-01-282023-07-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfBARROS, Matheus Lima de. Integração do BIM Geotécnico e GIS para avaliação de áreas de recarga de aquíferos no contexto de cidades inteligentes. 2023. 139 f., il. 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