Sensoriamento remoto multiespectral para o monitoramento da cobertura vegetal em estruturas geotécnicasSensoriamento remoto multiespectral para o monitoramento da cobertura vegetal em estruturas geotécnicas

dc.contributor.advisor1FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7458287841862567
dc.contributor.advisor1ORCIDxxx
dc.contributor.memberARAÚJO, Jasmine Priscyla Leite de
dc.contributor.memberCOSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque
dc.contributor.memberSANTANA, Ádamo Lima de
dc.contributor.memberCARVALHO, André Carlos Ponce de Leon Ferreira de
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4001747699670004
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9622051867672434
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4073088744952858
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9674541381385819
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-3514-0401
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-4765-6459
dc.creatorTEIXEIRA, Carlos André de Mattos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5642339206700236
dc.creator.ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-1902-4347
dc.date.accessioned2026-02-13T13:56:26Z
dc.date.available2026-02-13T13:56:26Z
dc.date.issued2025-09-22
dc.description.abstractGeodynamic events such as the collapse of dams, dikes, and other geotechnical structures lead to severe impacts on the environment, infrastructure, properties, and human lives. Brazil ranks eighth in the world in terms of the number of large dams, highlighting the need for continuous monitoring of these structures. The National Dam Safety Policy (PNSB) was established to assign legal responsibility to the enterprises to maintain safety conditions during the construction, operation, and decommissioning of dams. Remote sensing-based monitoring is an efficient alternative for inspecting large infrastructure such as dams and dikes, presenting itself as an alternative to the time-consuming traditional field methods. Multispectral remote sensing data captured via Unmanned Aerial Vehicle (UAV) enables the acquisition of high-resolution images of the structure, allowing for subsequent analyses related to structural health with the aid of Machine Learning and Computer Vision techniques. This doctoral thesis proposal presents an end-to-end methodology for monitoring the vegetation coverage of embankment dam slopes and dikes. The method comprises the automated collection of multispectral data, data processing to obtain Digital Orthophoto Maps (DOMs), semantic land-cover segmentation of the structures, and vegetation health analysis. The proposed methodology was applied in a case study on the geotechnical structures of the Belo Monte Hydroelectric Plant Complex, located north of the Xingu River, in the southwestern region of the state of Pará, Brazil. The land-cover segmentation results achieved an F1 Score of 96,41% and a mean IoU of 93,31% for vegetation cover segmentation of the studied structures, enabling precise analysis of vegetation health metrics. The extraction of vegetation cover from the slopes allows vegetation health assessment based on multispectral vegetation indices, highlighting areas with varying vegetation densities and exposed soil. Additionally, to improve accessibility, a generative AI model was developed using the Pix2Pix cGAN architecture to generate synthetic vegetation indices from RGB images, eliminating the need for costly multispectral sensors. The Pix2Pix models achieved structural similarity indices of 0,95 and 0,94 for the generation of NDVI and NDRE indices, respectively, resulting in high- quality synthetic images. The proposed methodology aims to add redundancy to decision-making processes related to dam safety, contributing to risk mitigation and accident prevention.
dc.description.resumoEventos geodinâmicos como o colapso de barragens, diques e outras estruturas geotécnicas acarretam em graves impactos ao meio ambiente, infraestrutura, propriedades e vidas humanas. O Brasil ocupa o oitavo lugar no ranking de países com o maior número de grandes barragens, evidenciando a necessidade do monitoramento contínuo dessas estruturas. A Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB) foi estabelecida para atribuir aos empreendedores a responsabilidade legal de manter as condições de segurança durante a construção, operação e desativação das barragens. O processo de monitoramento baseado em sensoriamento remoto é uma alternativa eficiente para a inspeção de grandes barragens e diques, apresentando-se como alternativa aos morosos métodos tradicionais de campo. Dados de sensoriamento remoto multiespectral capturados via Veículo Aéreo Não-Tripulado (VANT) permitem a obtenção imagens de alta resolução da estrutura, possibilitando análises posteriores relacionadas a saúde estrutural com o auxílio de técnicas de Machine Learning e Visão Computacional. Esta tese de doutorado apresenta uma metodologia fim-a- fim para o monitoramento da cobertura vegetal dos taludes de aterro de barragens e diques. O método compreende a coleta automatizada de dados multiespectrais, o processamento de dados para a obtenção de Mapas de Ortofoto Digital (DOMs), a segmentação semântica de land-cover das estruturas e a extração de métricas referentes à saúde da cobertura vegetal dos taludes. A metodologia proposta foi aplicada em um estudo de caso nas estruturas geotécnicas do Complexo da Usina Hidrelétrica Belo Monte, localizada ao norte do Rio Xingú, na região sudoeste do estado do Pará. Os resultados para segmentação de land-cover alcançaram F1 Score de 96,41% e IoU média de 93,31% para a segmentação da cobertura vegetal das estruturas estudadas, possibilitando a análise precisa das métricas de saúde da vegetação. A extração da cobertura vegetal dos taludes permite a análise da saúde vegetal baseada em índices de vegetação multiespectrais, evidenciando áreas com diferentes densidades de vegetação e solo exposto. Adicionalmente, visando a acessibilidade do método proposto, uma modelo de IA generativa foi desenvolvido utilizando a arquitetura de cGAN Pix2Pix para a geração de índices de vegetação sintéticos a partir de imagens RGB, eliminando a necessidade de aquisição de sensores multiespectrais de custo elevado. Os modelos Pix2Pix atingiram índices de similaridade estrutural de 0,95 e 0,94 para a geração de índices NDVI e NDRE, respectivamente, resultando em imagens sintéticas de qualidade. A metodologia proposta busca adicionar redundância a processos de tomada de decisões relacionadas a segurança de barragens, contribuindo para a mitigação de riscos e a prevenção de acidentes.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.citationTEIXEIRA, Carlos André de Mattos. Sensoriamento remoto multiespectral para o monitoramento da cobertura vegetal em estruturas geotécnicas. Orientador: Carlos Renato Lisboa Francês. 2025. 135 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: . Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18006
dc.languageporpt_BR
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.source.uriDisponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectBarragens
dc.subjectSensoriamento Remoto Multiespectral
dc.subjectVANT - Veículo Aéreo Não-Tripulado
dc.subjectSegmentação Semântica
dc.subjectVegetação.
dc.subjecttradução de imagens
dc.subjectEmbankment Dam
dc.subjectMultispectral Remote Sensing
dc.subjectSemantic Segmentation
dc.subjectMachine Learning
dc.subjectVegetation.
dc.subject.areadeconcentracaoCOMPUTAÇÃO APLICADA
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.linhadepesquisaINTELIGÊNCIA ARTIFICIAL
dc.titleSensoriamento remoto multiespectral para o monitoramento da cobertura vegetal em estruturas geotécnicasSensoriamento remoto multiespectral para o monitoramento da cobertura vegetal em estruturas geotécnicas
dc.typeTesept_BR

Arquivo(s)

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Tese_SensoriamentoRemotoMultiespectral.pdf
Tamanho:
2.74 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.85 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: