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Título: Uma abordagem baseada em grafos para visualização do comportamento de águas pluviais
Título(s) alternativo(s): A graph-based approach to visualizing the behavior of rainwater
Autor(es): Kuwakino, Vinicius
Orientador(es): Kawamoto, André Luiz Satoshi
Palavras-chave: Teoria dos grafos
Geomorfologia
Águas pluviais
Paisagens
Graph theory
Geomorphology
Rain-water (Water-supply)
Landscape
Data do documento: 1-Dez-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Citação: KUWAKINO, Vinicius. Uma abordagem baseada em grafos para visualização do comportamento de águas pluviais. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025.
Resumo: A Teoria dos Grafos é um ramo da Matemática que investiga objetos e suas relações. Grafos são estruturas compostas por dois conjuntos: um de vértices (ou nós) e um de arestas que os conectam. Essas estruturas são amplamente utilizadas em diversas aplicações, como redes sociais, redes de comunicação e de transporte, entre outras. Outra aplicação com potencial para a utilização de grafos é a representação de paisagens na área de Geomorfologia. Assim, este trabalho propõe uma abordagem para visualização do comportamento de águas pluviais, com o objetivo de, utilizando uma representação baseada em grafos, aplicar algoritmos conhecidos da Teoria dos Grafos para analisar de forma exploratória quais desses podem conduzir a resultados interessantes. Na metodologia, foram realizadas pesquisas bibliográficas e de ferramentas para compreender de forma mais aprofundada o assunto e selecionar softwares adequados ao desenvolvimento do estudo, destacando-se o uso do QGIS para a manipulação e análise de dados geoespaciais, do Python para o processamento e tratamento dos dados por meio de script desenvolvidos neste trabalho, e do Gephi para a visualização e análise dos grafos gerados. Foi selecionado um conjunto de dados representativo para essa proposta, que foram posteriormente submetidos a um processo de tratamento (remoção de dados duplicados e de colunas pouco interessantes) a partir de um script desenvolvido neste estudo e importado no Gephi, resultando em um grafo acíclico direcionado que representa a paisagem. A partir desse grafo, foi possível aplicar algoritmos e identificar áreas com maior potencial de risco associado a fenômenos naturais, especialmente aqueles relacionados ao escoamento de águas pluviais.
Abstract: Graph Theory is a branch of Mathematics that investigates objects and ther relationships. Graphs are structures composed of two sets: one of vertices (or nodes) and another of edges that connect them. These structures are widely used in various applications, such as social networks, communication networks, and transportation systems, among others. Another promising application of graph-based approaches is the representation of landscapes in Geomorphology. Thus, this work proposes an approach for visualizing the behavior of rainwater runoff by employing a graph-based representation and applying well-known Graph Theory algorithms to explore which of them may lead to meaningful insights. The methodology involved bibliographic research and the analysis of tools in order to achieve a deeper understanding of the subject and to select software appropriate for the development of the study. The QGIS software was used for the manipulation and analysis of geospatial data, Python was employed for data processing and treatment through scripts developed in this study, and Gephi was used for the visualization and analysis of the generated graphs. A representative dataset was selected for this proposal and subsequently subjected to a data treatment process, including the removal of duplicated data and less relevant columns, using a script developed in this study. The processed data were then imported into Gephi, resulting in a directed acyclic graph that represents the landscape. Based on this graph, it was possible to apply algorithms and identify areas with higher potential risk associated with natural phenomena, especially those related to rainwater runoff.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40079
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