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Tipo: Dissertação
Título: Mapeamento de áreas permeáveis na Bacia Hidrográfica do Córrego Bandeira usando aprendizado profundo
Autor(es): Aurimar da Costa Lima Filho
Primeiro orientador: Jamil Alexandre Ayach Anache
Resumo: O Deep Learning é uma subárea de aprendizagem de máquina, aplicado para solucionar tarefas que envolvem processamento de imagens, visão computacional, processamento de sinais e processamento de linguagem natural. Ele consiste em uma coleção de algoritmos como o subconjunto de aprendizado da máquina (machine learning), especializado em aprendizagem hierárquica de conceitos de grandes dados (big data). O objetivo deste trabalho é identificar as áreas permeáveis da Bacia Hidrográfica do Córrego Bandeira, utilizando imagens aéreas e orbitais e métodos Deep Learning. Nos últimos anos, muitos estudos estão usando esta ferramenta para processar imagens de sensoriamento remoto, assim como mostrou ser eficiente em processar imagens tanto ópticas (hiperespectrais e multiespectrais) quanto de radar, apresentando resultados acurados no mapeamento de diferentes tipos de cobertura do solo. Identificar e mapear as áreas permeáveis proveniente e ou inseridas em áreas urbanas, empregando o sensoriamento remoto, é relevante para estudos hidrológicos e microclima, bem como para proteção, monitoramento e manejo das mesmas. Utilizando a rede U-Net e backbone ResNet-34 na imagem aérea com resolução espacial de 10 cm, a arquitetura alcançou a classificação com 55 épocas (epochs), acurácia de 0,84 e F1-Score de 0,88, tal como a imagem orbital, com resolução espacial de 50 cm, utilizando os mesmos modelos de arquitetura, atingiu a classificação com 27 épocas (epochs), acurácia de 0,796 e F1-Score de 0,86. Comparando as classificações, observa-se que a classificação empregando imagem de resolução espacial 10 cm, houve segmentação, rotulação e identificação significativa. Enquanto a classificação utilizando imagem de resolução espacial 50 cm, houve apenas segmentação, rotulação e identificação de áreas de grandes escalas. Nota-se que, as resoluções espaciais interferiram nos resultados de treinamento e classificação. Por mais que ambas são conceituadas como imagens de alta resolução, a imagem orbital, com resolução de 50 cm, demonstrou não ser adequada para este tipo de estudo, na qual conquistou uma classificação insatisfatória.
Abstract: Deep Learning is a sub-area of machine learning, applied to solve tasks involving image processing, computer vision, signal processing and natural language processing. It consists of a collection of algorithms as the machine learning subset, specializing in hierarchical learning of big data concepts. The objective of this work is to identify the permeable areas of the Córrego Bandeira Watershed, using aerial and orbital images and Deep Learning methods. In recent years, many studies are using this tool to process remote sensing images, as it has shown to be efficient in processing both optical (hyperspectral and multispectral) and radar images, presenting accurate results in mapping different types of land cover. Identifying and mapping permeable areas from and/or inserted in urban areas, using remote sensing, is relevant for hydrological and microclimate studies, as well as for their protection, monitoring and management. Using the U-Net network and the ResNet-34 backbone in the aerial image with a spatial resolution of 10 cm, the architecture achieved the classification with 55 epochs (epochs), an accuracy of 0.84 and an F1-Score of 0.88, such as the orbital image, with a spatial resolution of 50 cm, using the same architectural models, reached the classification with 27 epochs (epochs), accuracy of 0.796 and F1-Score of 0.86. Comparing the classifications, it is observed that the classification using image of spatial resolution 10 cm, there was segmentation, labeling and significant identification. While the classification using 50 cm spatial resolution image, there was only segmentation, labeling and identification of large-scale areas. Note that the spatial resolutions interfered in the training and classification results. As much as both are conceptualized as high resolution images, the orbital image, with a resolution of 50 cm, proved to be unsuitable for this type of study, in which it achieved an unsatisfactory rating.
Palavras-chave: Deep learning, sensoriamento remoto, cobertura do solo, áreas permeáveis, classificação de imagens de satélite
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/123456789/4739
Data do documento: 2022
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Recursos Naturais

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