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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/4480
Tipo: | Tese |
Título: | ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND REMOTE SENSING IN URBAN HYDROLOGICAL APPLICATIONS |
Autor(es): | Thales Shoiti Akiyama |
Primeiro orientador: | Jose Marcato Junior |
Resumo: | As inundações urbanas despertam uma grande preocupação, pois ocasionam perdas materiais, econômicas, ambientais, e nas piores situações resultam em mortes de seres vivos. Para lidar com essas questões, abordagens preventivas devem ser implementadas para minimizar tais impactos. Embora existam pesquisas procurando solucionar a questão da inundação em áreas urbanas, são escassos os trabalhos relacionados a técnicas de Deep Learning (DL) para monitorar recursos hídricos. Devido a esta problemática, este trabalho investiga e propõe métodos baseado em DL para monitoramento hídrico. Primeiramente, analisou-se a performance do modelo em segmentação semântica SegNet na delimitação de corpos da água em imagens RGB, apresentando uma acurácia acima de 97%, mostrando que o modelo é adequado para a segmentação de água. Em seguida, introduziu-se uma abordagem automatizada em medições do nível da água combinando DL e fotogrametria, apresentando correlações entre as medidas de referência e a abordagem proposta de 93%. Também analisou-se diferentes configurações para a SegNet avaliando a performance dos modelos para tarefas de generalização na segmentação de diferentes superfícies aquáticas, mostrando que técnicas como transfer learning e fine-tuning melhoraram os resultados. Além disso, mostrou-se que há uma redução na acurácia da segmentação quando se reduz a quantidade de imagens rotuladas utilizadas no treinamento da rede. Por fim, analisou-se a performance do modelo Space-Time Correspondence Network (STCN) na segmentação da água baseado em estruturas de vídeos, no qual os resultados mostram que o modelo é acurado em delimitar os contornos de um corpo da água em diferentes situações. A maior contribuição deste estudo é a otimização das informações relativas a um corpo de água utilizando técnicas diferentes dos sistemas tradicionais de medição. |
Abstract: | Urban flooding is a big concern because it causes material, economic, environmental losses, and in the worst situations results in the death of living beings. To deal with these issues, preventive approaches must be implemented to minimize such impacts. Although there are researches seeking to solve the issue of flooding in urban areas, there are few works related to Deep Learning (DL) techniques for monitoring water resources. Due to this problem, this paper investigates and proposes DL-based methods for water monitoring. First, the performance of the SegNet semantic segmentation model in delineating water bodies in RGB images was analyzed, presenting an accuracy above 97%, showing that the model is suitable for water segmentation. Next, an automated approach was introduced in water level measurements combining DL and photogrammetry, showing correlations between reference measurements and the proposed approach of 93%. We also analyzed different configurations for SegNet evaluating the performance of the models for generalization tasks in segmenting different water surfaces, showing that techniques such as transfer learning and fine-tuning improved the results. Furthermore, it was shown that there is a reduction in the segmentation accuracy when the number of labeled images used in the network training is reduced. Finally, the performance of the Space-Time Correspondence Network (STCN) model in the segmentation of water based on video structures was analyzed, which the results show that the model is accurate in delimiting the contours of a body of water in different situations. The major contribution of this study is the optimization of information concerning a body of water using techniques different from traditional measurement systems. |
Palavras-chave: | REMOTE SENSING |
País: | Brasil |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/4480 |
Data do documento: | 2022 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Tecnologias Ambientais |
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