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.advisor1 | FRANCÊS, Carlos Renato Lisboa | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7458287841862567 | |
| dc.contributor.advisor1ORCID | xxx | |
| dc.contributor.member | ARAÚJO, Jasmine Priscyla Leite de | |
| dc.contributor.member | COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque | |
| dc.contributor.member | SANTANA, Ádamo Lima de | |
| dc.contributor.member | CARVALHO, André Carlos Ponce de Leon Ferreira de | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4001747699670004 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9622051867672434 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4073088744952858 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9674541381385819 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-3514-0401 | |
| dc.contributor.member1ORCID | xxx | |
| dc.contributor.member1ORCID | xxx | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0002-4765-6459 | |
| dc.creator | TEIXEIRA, Carlos André de Mattos | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5642339206700236 | |
| dc.creator.ORCID | https://orcid.org/0000-0003-1902-4347 | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-13T13:56:26Z | |
| dc.date.available | 2026-02-13T13:56:26Z | |
| dc.date.issued | 2025-09-22 | |
| dc.description.abstract | Geodynamic 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.resumo | Eventos 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.sponsorship | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | |
| dc.identifier.citation | TEIXEIRA, 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.uri | https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18006 | |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Pará | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.department | Instituto de Tecnologia | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPA | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.source | 1 CD-ROM | pt_BR |
| dc.source.uri | Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br | |
| dc.subject | Barragens | |
| dc.subject | Sensoriamento Remoto Multiespectral | |
| dc.subject | VANT - Veículo Aéreo Não-Tripulado | |
| dc.subject | Segmentação Semântica | |
| dc.subject | Vegetação. | |
| dc.subject | tradução de imagens | |
| dc.subject | Embankment Dam | |
| dc.subject | Multispectral Remote Sensing | |
| dc.subject | Semantic Segmentation | |
| dc.subject | Machine Learning | |
| dc.subject | Vegetation. | |
| dc.subject.areadeconcentracao | COMPUTAÇÃO APLICADA | |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | |
| dc.subject.linhadepesquisa | INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL | |
| dc.title | Sensoriamento remoto multiespectral para o monitoramento da cobertura vegetal em estruturas geotécnicasSensoriamento remoto multiespectral para o monitoramento da cobertura vegetal em estruturas geotécnicas | |
| dc.type | Tese | pt_BR |
Arquivo(s)
Pacote Original
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- Tese_SensoriamentoRemotoMultiespectral.pdf
- Tamanho:
- 2.74 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
Licença do Pacote
1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
- Nome:
- license.txt
- Tamanho:
- 1.85 KB
- Formato:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Descrição:
