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Classificação da cobertura do solo da caatinga: avaliação de abordagens em Machine Learning utilizando dados LandSat Mono e multitemporais.

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dc.creator.ID ANDRADE, J. M. pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/3512381224827163 pt_BR
dc.contributor.advisor1 CUNHA, John Elton de Brito Leite.
dc.contributor.advisor1ID CUNHA, J. E. B. L. pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/7756258383405207 pt_BR
dc.contributor.advisor2 RUFINO, Iana Alexandra Alves.
dc.contributor.advisor2ID RUFINO, I. A. A. pt_BR
dc.contributor.advisor2Lattes http://lattes.cnpq.br/7751984072554691 pt_BR
dc.contributor.referee1 GALVÃO, Carlos de Oliveira.
dc.contributor.referee2 MELO, Davi de Carvalho Diniz.
dc.description.resumo Informações precisas sobre a cobertura do solo são fundamentais para o monitoramento e desenvolvimento eficientes de estudos ambientais na Caatinga brasileira. É uma das maiores e mais biodiversas florestas secas do planeta. Distinguir diferentes padrões de cobertura do solo por meio de sensoriamento remoto de resolução espacial média, como a série de imagens Landsat, é um desafio para a Caatinga devido à cobertura heterogênea do solo, complexas interações clima­solo­vegetação e distúrbios antrópicos. Duas abordagens de sensoriamento remoto têm alto potencial para o mapeamento preciso e eficiente da cobertura do solo na Caatinga: imagens mono e multi­temporais. A heterogeneidade da cobertura do solo desse ambiente pode contribuir para um melhor desempenho de abordagens multiespectrais que são normalmente aplicadas para imagens mono­temporais. Em um esforço de mapeamento da cobertura do solo na Caatinga, o fator temporal ganha relevância, e o uso de séries temporais pode trazer vantagens. Este estudo avalia as precisões e vantagens das abordagens multitemporal do Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) e mono­temporal multiespectral na classificação da cobertura do solo. Ambas as abordagens usam o método Random Forest, e os resultados são avaliados com base em amostras coletadas durante levantamentos de campo. Os resultados indicam que a classificação da cobertura do solo obtida a partir de multi­temporal NDVI tem melhor desempenho (acurácia geral de 88,8% e coeficiente de concordância kappa de 0,86) do que dados mono­tempora multiespectrais (acurácia geral de 81,4% e coeficiente kappa de 0,78). O teste Z indicou que uma diferença estatisticamente significativa no desempenho entre as duas abordagens. O desempenho inferior observado para a classificação multiespectral mono­temporal deve­se às semelhanças nas respostas espectrais para alvos de vegetação decídua que perdem sua folhagem e podem ser interpretados incorretamente como áreas sem vegetação. Enquanto isso, a classificação multi­temporal NDVI dos agrupamentos de vegetais nas florestas sazonais permite incorporar a variabilidade sazonal das classes de cobertura do solo durante as estações chuvosa e seca, bem como as transições entre as estações, por isso apresenta maior precisão. Além disso, as variáveis mais importantes que contribuíram para a precisão foram as bandas Red, Near Infrared (NIR) e Short­Wave Infrared (SWIR) na classificação multiespectral mono­temporal, e os meses na estação seca foram os mais relevantes para classificação multi­temporal NDVI. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRN pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia Civil pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia de Água e Solo pt_BR
dc.title Classificação da cobertura do solo da caatinga: avaliação de abordagens em Machine Learning utilizando dados LandSat Mono e multitemporais. pt_BR
dc.date.issued 2021-02-11
dc.description.abstract Accurate information on the land cover is crucial for efficient monitoring and development of environmental studies in the Brazilian Caatinga forest, one of the largest and most biodiverse dry forests on the planet. Distinguishing different patterns of land cover through medium spatial­resolution remote sensing, such as the Landsat image series, is challenging to Caatinga due to heterogeneous land cover, complex climate­soil ­ vegetation interactions, and anthropogenic disturbance. Two remote sensing approaches have a high potential for accurate and efficient land­cover mapping in Caatinga: single and multi­date imagery. The heterogeneity of the land cover of this environment can contribute to a better performance of multispectral approaches that are usually applied for single­date images. In a land­cover mapping effort in Caatinga, the temporal factor gains relevance, and the use of time series can bring advantages, but, in general, this approach uses vegetation index, losing multispectral information. This manuscript assesses the accuracies and advantages of single­date multispectral and multi­date Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) approaches in land­cover classification. Both approaches use the Random Forest method, and the results are evaluated based on samples collected during field surveys. Results indicate that land­cover classification obtained from multi­date NDVI performs better (overall accuracy of 88.8% and kappa of 0.86) than single­date multispectral data (overall accuracy of 81.4% and kappa coefficient of 0.78). The Z­test indicated that the difference in performance between the two approaches was statistically significant. The lower performance observed for single­date multispectral classification is due to similarities in spectral responses for targets of deciduous vegetation that lose their foliage and can be misread as non­vegetated areas. Meanwhile, an accurate classification by time series of plant clusters in seasonal forests allows incorporating seasonal variability of land­cover classes during the rainy and dry seasons, as well as transitions between seasons. The most important variables that contributed to the accuracy were the Red, Near Infrared (NIR) and Short­Wave Infrared (SWIR) bands in single­date multispectral classification, and the months in the dry season were the most relevant in multi­date NDVI classification. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17721
dc.date.accessioned 2021-03-18T13:32:28Z
dc.date.available 2021-03-18
dc.date.available 2021-03-18T13:32:28Z
dc.type Dissertação pt_BR
dc.subject Sensoriamento remoto pt_BR
dc.subject Remote sensing pt_BR
dc.subject Detección remota pt_BR
dc.subject Random­ Forest pt_BR
dc.subject Floresta Aleatória pt_BR
dc.subject Bosque aleatorio pt_BR
dc.subject Semiárido pt_BR
dc.subject Semiarid pt_BR
dc.subject Florestas Tropicais pt_BR
dc.subject Tropical florests pt_BR
dc.subject Bosques tropicales pt_BR
dc.subject Sazonais secas pt_BR
dc.subject Sequías estacionales pt_BR
dc.subject Seasonal droughts pt_BR
dc.subject NDVI pt_BR
dc.subject Multiespectral pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator ANDRADE, João Maria de.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Classification of caatinga soil cover: evaluation of approaches in Machine Learning using LandSat Mono and multitemporal data. pt_BR
dc.description.sponsorship Capes pt_BR
dc.identifier.citation ANDRADE, J. M. de. Classificação da cobertura do solo da caatinga: avaliação de abordagens em Machine Learning utilizando dados LandSat Mono e multitemporais. 2021. 69 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental), Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais, Centro de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2021. pt_BR


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