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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17721
Title: | Classificação da cobertura do solo da caatinga: avaliação de abordagens em Machine Learning utilizando dados LandSat Mono e multitemporais. |
Other Titles: | Classification of caatinga soil cover: evaluation of approaches in Machine Learning using LandSat Mono and multitemporal data. |
???metadata.dc.creator???: | ANDRADE, João Maria de. |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | CUNHA, John Elton de Brito Leite. |
???metadata.dc.contributor.advisor2???: | RUFINO, Iana Alexandra Alves. |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | GALVÃO, Carlos de Oliveira. |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | MELO, Davi de Carvalho Diniz. |
Keywords: | Sensoriamento remoto;Remote sensing;Detección remota;Random Forest;Floresta Aleatória;Bosque aleatorio;Semiárido;Semiarid;Florestas Tropicais;Tropical florests;Bosques tropicales;Sazonais secas;Sequías estacionales;Seasonal droughts;NDVI;Multiespectral |
Issue Date: | 11-Feb-2021 |
Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
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. |
???metadata.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. |
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. |
Keywords: | Sensoriamento remoto Remote sensing Detección remota Random Forest Floresta Aleatória Bosque aleatorio Semiárido Semiarid Florestas Tropicais Tropical florests Bosques tropicales Sazonais secas Sequías estacionales Seasonal droughts NDVI Multiespectral |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Civil Engenharia de Água e Solo |
URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17721 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental. |
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JOÃO MARIA DE ANDRADE – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2021.pdf | 1.72 MB | Adobe PDF | View/Open |
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