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Type: Tese
Issue Date: 15-Dec-2017
Authors: SIRAVENHA, Ana Carolina Quintão
First Advisor: PELAES, Evaldo Gonçalves
Title: Avaliação de técnica semi-supervisionada de análise de vetor comprimido (C2VA) em imagens de satélites para detecção de mudanças de uso e cobertura da terra
Sponsor: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Citation: SIRAVENHA, Ana Carolina Quintão. Avaliação de técnica semi-supervisionada de análise de vetor comprimido (C2VA) em imagens de satélites para detecção de mudanças de uso e cobertura da terra. 2017. 128 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2017. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Disponível em: <http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10082>. Acesso em:.
Resumo: Imagens de sensores remotos e sistemas de informação geográfica são poderosas ferramentas para o monitoramento do meio ambiente. A região de Carajás é um importante depósito de minerais no Brasil e, como as leis ambientais protegem uma grande parte dessa cadeia de montanhas, a região Sul/Sudeste do Pará tem estado no meio de um intenso conflito envolvendo interesses econômicos e da natureza. O maior projeto de mineração brasileiro, o projeto Carajás, ativo na região desde a década de 70 nessa região e sua influência direta e indireta atinge vários municípios, entre eles, Parauapebas, Canaã dos Carajás, Ourilândia do Norte, São Félix do Xingu e Tucumã. Os dados utilizados nesta tese são baseados na coleta informações de uso e cobertura de terra desses municípios, abrangendo uma área de aproximadamente 111.000 km2, com o objetivo de observar a intervenção da paisagem a partir de uma perspectiva em grande escala. Assim, por meio da técnica de análise de vetores de mudanças comprimido em conjunto com o método de clusterização fuzzy c-means, foram analisadas as mudanças ambientais em cada um dos municípios citados. Os resultados foram avaliados a partir de métricas comuns ao campo de processamento se imagens, tais quais, erro médio quadrático normalizado, entropia cruzada e índice de similaridade; além disso, foram extraídos valores de avaliação a partir da matriz de confusão, a saber razão kappa e acurácia total. Sob o ponto de vista da aplicabilidade das ferramentas propostas, percebeu-se que a combinação da análise de vetores comprimido com a clusterização fuzzy é suficientemente eficiente para a detecção e análise de mudanças no uso e cobertura da terra. As métricas de avaliação quantitativa e qualitativa mostram boa acurácia em comparação com as imagens de referência manualmente obtidas. Os resultados mostram que, em geral, a cobertura vegetativa foi substituída por pastagens, que por sua vez foram substituídas por áreas urbanas. A comparação com as estatísticas oficiais e a avaliação visual indicam boa precisão do presente estudo na estimativa da cobertura vegetal. Sob a perspectiva da preservação do meio ambiente, a presença de áreas ambientalmente protegidas impediu o aumento do desmatamento nessa região,onde as taxas de mudança observadas foram pelo menos 15% menores do que as regiões não protegidas.
Abstract: Remote sensing image databases and Geographical Information System have the potential to act as accurate tools for environmental monitoring. Carajas Mountains are an important mineral deposit in Brazil and as environmental laws protect a great portion of this region, they have been at the core of conflicts involving human and nature interests. The biggest mining project in Brazil is active in this region (Carajas project) and this analysis aims at identifying the environmental impact caused directly or indirectly by this activity using state of the art methods. This study collects information of land-use and land-coverage from an area larger than 111, 000 km2 including five municipalities, aiming at observing the landscape intervention from a big scale perspective. Therefore, employing the resultant products of the multi-spectral approach called compressed change vector analysis, this work analyses both the environmental changes in five municipalities of the Carajas Mountains: Parauapebas, Canaa dos Carajas, Ourilandia do Norte, Sao Felix do Xingu and Tucuma. From the point of view of the applicability of the proposed tools, it was noticed that the combination of the compressed change vector analysis with the fuzzy clustering is sufficiently efficient for the detection and analysis of changes in land use and land coverage. The quantitative and qualitative evaluation metrics show good accuracy compared to the manually obtained reference images. The results show that in general the vegetative coverage was replaced by pasture lands, which in turn were replaced by urban occupations. The comparison with official statistics and by visual inspection indicate good accuracy of the present study in the estimation of vegetative cover. The presence of environmentally protected areas has prevented the increase of deforestation in the mountains, in which the observed change rates were at least 15% lower than non-protected regions.
Keywords: Satélites artificiais em sensoriamento remoto
Monitoração ambiental - Modelos matemáticos
Sistemas de informação geográfica
Sensoriamento remoto
Processamento de imagens - Técnicas digitais
Concentration Area: TELECOMUNICAÇÕES
Research Line: PROCESSAMENTO DE SINAIS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Tecnologia
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Source: 1 CD-ROM
Appears in Collections:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

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