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Minerao de Imagens de Sensoriamento Remoto para Deteco de padres fluviais no Rio Mossor.
Ticiana Cristina Fernandes Digenes.
Mestranda
D. Sc. Marcelino Pereira dos Santos Silva.
D.Sc. Anglica Flix de Castro.
Orientadores
Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - UERN
Universidade Federal Rural do Semirido - UFERSA
Mestrado em Cincia da Computao - MCC
29 de agosto de 2011
Motivao
Figura 1- Dados em Imagens de Sensoriamento Remoto.
Fonte: Florenzano; Fayyad (1996).
O crescimento explosivo do volume de dados espaciais;
Pesquisadores;
Tecnologias e ferramentas: captura, armazenamento, tratamento e anlise;
Padres geogrficos;
Nvel de tomadas de deciso.
O que fazer para explorar esse volume de dados espaciais que encontram-se inerentes s imagens de S.R?
Figura 2 Questionamentos sobre os dados espaciais.
Fonte: Fayyad (1996).
Problemtica
R = Minerao de Imagens deSensoriamento Remoto.
Padres e informaes previamente desconhecidos.
Objetivo
Minerao de Imagens de Sensoriamento Remoto;
A paisagem do Rio Mossor;
Descobrindo e analisando os padres;
Tomadas de decises.
Mtricas da paisagem para canais fluviais;
Figura 3 Objeto da paisagem: Rio Mossor.
Fonte: NESAT (2008).
Justificativa
Fonte: FUNCEME (2007).
Mtricas para hidrologia;
Suporte computacional;
Extrao de caractersticas;
Auxiliando o especialista;
Gesto e monitoramento;
Semi-rida brasileira;
Extrao padres fluviais;
Tomadas de decises;
Uso do manancial.
Figura 4 Zona Semi-rida brasileira.
Minerao de Imagens
Especialista no domnio;
SIG;
Anlise espacial;
O processo de minerao de imagens;
Explorao das imagens de satlite;
Descobrir os padres geogrficos;
Vlidos, previamente desconhecidos, teis e compreensveis;
Informaes estratgicas: UERN/UFERSA e Governo Federal.
Figura 5 Objeto para anlise espacial.
Fonte: NESAT (2008).
Minerao de imagens com o Geographical Data Mining Analyst (GeoDMA)
Abordagem;
Segmentao.
Fonte: Autoria prpria (2011).
Figura 6 Abordagem por clulas e segmentao com o GeoDMA.
Minerao de imagens com o Geographical Data Mining Analyst (GeoDMA)
Uso de mtricas;
Extrao de atributos.
Figura 7 Extrao de atributos com o GeoDMA.
Ex:
class area (CA): calcula a soma das reas de uma clula.
Tipologia especfica;
Treinamento.
Minerao de imagens com o Geographical Data Mining Analyst (GeoDMA)
Figura 8 Treinamento com o GeoDMA.
Minerao de imagens com o Geographical Data Mining Analyst (GeoDMA)
Figura 9 Classificao com o GeoDMA.
Mtricas; Classificao do algoritmo.
Minerao de imagens com o Geographical Data Mining Analyst (GeoDMA)
Figura 10 rvores de deciso no GeoDMA:
.
Fonte: Autoria prpria (2011).
Minerao de imagens com o Geographical Data Mining Analyst (GeoDMA)
Figura 11 Padro extrado com o GeoDMA.
Fonte: Autoria prpria (2011).
Resultados e discusses
Imagem de 1989 Imagem de 2008
Figura 12 Imagens do Rio Mossor cedidas pelo NESAT. minerao.
Fonte: NESAT (2008).
Imagens para minerao
Definio do tamanho das clulas
Figura 13 Tamanhos de clulas para minerao no Rio Mossor .
Fonte: Autoria prpria (2011).
Figura 14 Imagens do Rio Mossorcom abordagem por clulas de 50 x 50 m.
Fonte: Autoria prpria (2011).
Minerao com cada clula
Figura 15 Imagens do Rio Mossor comabordagem por clulas de 150 x 150 m .
Fonte: Autoria prpria (2011).
Minerao com cada clula
Fonte: Autoria prpria (2011).
Figura 16 Imagens do Rio Mossor comabordagem por clulas de 100 x 100 m .
Minerao com cada clula
Segmentao
Figura 17 Abordagem por clulas de 100 x 100m esegmentao com o GeoDMA
Fonte: Autoria prpria (2011).
Tipologia para mananciais
Quadro 1 Tipologia para padres de canais fluviais.
PADRO DO CANAL FLUVIALDISTRIBUIO ESPACIALDINMICA DA PAISAGEMPADRES ELEMENTARESRetilneoPossui uma sinuosidade desprezvel em relao sua largura;Sucesso de segmentos retos;Margens retas;Sees estreitas e profundas. Associa-se a uma plancie fluvial estreita.Tipologia para mananciais
Fonte: Autoria prpria (2011).
Tipologia para mananciais
Mtricas para extrao de atributos
+
ESPECFICAS PARA HIDROLOGIA
Treinamento das classes fluviais
Retilneo
Mendrico
Irregular
Figura 18 Classes fluviais.
Fonte: Autoria prpria (2011).
Mtricas para classificao
Quadro 2 Mtricas do GeoDMA.
MTRICASNumber of Patches (NP) (Nmero de fragmentos)Total Edge (TE)(Total de bordas)Interspersion and Juxtaposition Index (IJI)(ndice de intercalao e justaposio)Fonte: McGarigal (2002).
+
MTRICASDESCRIO% Landcalcula o percentual da paisagem para cada tipo de fragmento. PSCOVcalcula a mdia entre o tamanho do desvio padro e a mdia do tamanho do fragmento.Fonte: McGarigal (2002).
Quadro 3 Mtricas para hidrologia.
rvores de deciso:
GeoDMA
Pesquisa
Figura 19 rvore de deciso gerada com a mtrica NP.
Fonte: Autoria prpria (2011).
rvores de deciso para classes fluviais
Fonte: Autoria prpria (2011).
Figura 20 rvore de deciso gerada com as mtricas NP e TE.
rvores de deciso para classes fluviais
Figura 21 rvore de deciso gerada com a mtrica TE.
Fonte: Autoria prpria (2011).
rvores de deciso para classes fluviais
Figura 22 Padro do Rio Mossor.
Fonte: Autoria prpria (2011).
Padro
Caractersticas da paisagem
Figura 23 Percepo do nvel fluvial atravs da inverso de polgonos.
Fonte: Autoria prpria (2011).
Tomadas de decises
Realizao de trabalhos de recuperao do rio:
1) O que ocorre com a alterao do desnvel fluvial?
2) Qual a relao disto com a migrao dos animais neste perodo?
3) Que possvel comportamento destes animais pode ser conferido com a variabilidade do nvel fluvial?
4) Pelo nvel fluvial observado e os dados tabulados seria possvel detectar o ndice de degradao ambiental da vegetao ribeirinha?
Concluses
O propsito de caracterizar a paisagem atravs do uso de mtricas direcionadas hidrologia foi alcanado;
Novas mtricas da paisagem foram adicionadas ao GeoDMA NP, TE e IJI;
Pela primeira vez, o domnio de aplicao hdrico foi minerado no GeoDMA;
Concluses
Pioneiramente, um trabalho cientfico foi realizado com Minerao de Imagens de Sensoriamento Remoto sobre o Rio Mossor;
Os passos realizados para a execuo da pesquisa podem ser utilizados para se extrair dados geogrficos e descoberta de padres fluviais em qualquer parte do globo terrestre.
Trabalhos futuros
Adio de mtricas da paisagem no GeoDMA;
Realizao de outras pesquisas utilizando modelos hidrolgicos de bacias hidrogrficas, visando analisar os impactos ambientais no Rio Mossor.
Dvidas?
Sugestes!
Obrigada.