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@PhDThesis{Santos:2021:AsImLa,
               author = "Santos, Lorena Alves dos",
                title = "Assessing and improving land use and cover samples using satellite 
                         image time series",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2021",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2021-02-03",
             keywords = "satellite image time series, spatiotemporal patterns, 
                         self-organizing maps, land use and cover changes, class noise, 
                         s{\'e}ries temporais de imagens de sat{\'e}lite, padr{\~o}es 
                         espa{\c{c}}o-temporal, mapas auto-organiz{\'a}veis, 
                         mudan{\c{c}}a de uso e cobertura da terra, ru{\'{\i}}do de 
                         classe.",
             abstract = "Land use and cover changes (LUCC) have caused a major impact on 
                         tropical ecosystems, increasing global greenhouse gas emissions 
                         and reducing the planets biodiversity. Remote sensing and digital 
                         image processing are powerful tools to measure and monitor LUCC 
                         effectively. Nowadays, with many Earth observation satellite 
                         images freely available, image time series analysis brings new 
                         opportunities and challenges for LUCC mapping over large areas. 
                         The use of remote sensing image time series analysis and machine 
                         learning to produce LUCC information has greatly increased. 
                         Machine learning using supervised techniques require a training 
                         step using land use and cover samples labeled a priori. For this 
                         reason, it is necessary highquality samples to avoid negative 
                         effects in classification performance. Due to the recent 
                         availability of open Earth observation data, methods using 
                         satellite image time series still are a gap in the literature. 
                         This thesis contributes to Earth observation field proposing two 
                         methods to assess the samples quality and reduce the noise in the 
                         land use and cover reference datasets. The main idea is to 
                         identify mislabeled samples, data with low discrimination when 
                         mixed with other classes, and explore the samples spatiotemporal 
                         variability using satellite image time series. The first method is 
                         based on unsupervised neural networks, the self-organizing map 
                         (SOM), and Bayesian Inference. It provides measures to identify 
                         mislabeled samples and assess the reliability of the samples. In 
                         the second method, the hierarchical clustering is combined with 
                         SOM to generate subgroups to identify spatiotemporal patterns to 
                         explore the samples intra-class variability. Both methods use 
                         satellite image time series. It allows the Earth observation 
                         scientists to understand the samples behavior over time, 
                         contributing to noise reduction in land use and cover reference 
                         databases. These methods were applied in different case studies 
                         using samples in the Cerrado biome in Brazil.The results indicated 
                         that the methods are efficient to reduce class noise and to assess 
                         the spatio-temporal variation of satellite image time series 
                         training samples. RESUMO: Mudan{\c{c}}as no uso e cobertura da 
                         terra t{\^e}m causado grande impacto nos ecossistemas tropicais, 
                         aumentando as emiss{\~o}es globais de gases de efeito estufa e 
                         reduzindo a biodiversidade do planeta. O sensoriamento remoto e o 
                         processamento digital de imagens s{\~a}o ferramentas poderosas 
                         para medir e monitorar mudan{\c{c}}as no uso e cobertura da 
                         terra. Atualmente, com uma grande quantidade de imagens de 
                         sat{\'e}lite de observa{\c{c}}{\~a}o da Terra 
                         dispon{\'{\i}}veis gratuitamente, a an{\'a}lise de s{\'e}ries 
                         temporais de imagens traz novas oportunidades e desafios para o 
                         mapeamento das mudan{\c{c}}as de uso e cobertura em grandes 
                         {\'a}reas. O uso de an{\'a}lise de s{\'e}ries temporais de 
                         imagens de sensoriamento remoto para produzir 
                         informa{\c{c}}{\~o}es de mudan{\c{c}}a da terra tem aumentado 
                         bastante. Diversas abordagens de aprendizado de m{\'a}quina com o 
                         foco em t{\'e}cnicas supervisionadas t{\^e}m sido aplicadas para 
                         gerar mapas classificados de uso e cobertura da terra. Uma vez que 
                         esses m{\'e}todos exigem amostras de treinamento rotuladas, elas 
                         devem possuir alta qualidade para evitar efeitos negativos no 
                         desempenho da classifica{\c{c}}{\~a}o. No cen{\'a}rio de 
                         Observa{\c{c}}{\~a}o da Terra, os m{\'e}todos que utilizam 
                         s{\'e}ries temporais ainda s{\~a}o uma lacuna na literatura 
                         devido {\`a} recente disponibilidade de dados abertos de 
                         observa{\c{c}}{\~a}o da Terra, principalmente m{\'e}todos para 
                         a qualidade das amostras de treinamento. Esta tese contribui para 
                         a {\'a}rea de observa{\c{c}}{\~a}o da Terra propondo 
                         m{\'e}todos para avaliar a qualidade das amostras com o intuito 
                         de reduzir o ru{\'{\i}}do nos conjuntos de dados de 
                         observa{\c{c}}{\~a}o da terra. A ideia principal {\'e} 
                         identificar amostras rotuladas de forma err{\^o}nea, dados que 
                         apresentam baixa discrimina{\c{c}}{\~a}o quando misturados com 
                         outras classes e explorar a variabilidade espa{\c{c}}o-temporal 
                         dentro de cada classes utilizando s{\'e}ries temporais de imagens 
                         de sat{\'e}lite. O primeiro m{\'e}todo apresentado nesta tese 
                         {\'e} baseada em redes neurais n{\~a}o supervisionadas, o mapa 
                         de auto-organiza{\c{c}}{\~a}o combinado com infer{\^e}ncia 
                         bayesiana. Esta abordagem fornece medidas para identificar 
                         amostras com r{\'o}tulos incorretos e avaliar a confiabilidade 
                         das amostras. No segundo m{\'e}todo, o agrupamento 
                         hier{\'a}rquico {\'e} combinado com o mapa auto-organiz{\'a}vel 
                         para gerar padr{\~o}es espa{\c{c}}o-temporais de subgrupos com o 
                         intuito de explorar e identificar a variabilidade intraclasse das 
                         amostras. Ambos os m{\'e}todos utilizam s{\'e}ries temporais de 
                         imagens de sat{\'e}lite. Isto permite que os cientistas de 
                         observa{\c{c}}{\~a}o da Terra entendam o comportamento da 
                         amostra ao longo do tempo, contribuindo para a redu{\c{c}}{\~a}o 
                         de ru{\'{\i}}do nos conjuntos de dados de amostras de uso e 
                         cobertura da terra. Os m{\'e}todos abordados nesta tese foram 
                         aplicados em diferentes estudos de caso utilizando amostras no 
                         bioma Cerrado no Brasil.",
            committee = "Santos, Rafael Duarte Coelho dos (presidente) and Gomes, Karine 
                         Reis Ferreira (orientadora) and C{\^a}mara Neto, Gilberto 
                         (orientador) and Quiles, Marcos Gon{\c{c}}alves and Ferreira, 
                         Laerte Guimar{\~a}es and Lorena, Ana Carolina",
         englishtitle = "Avalia{\c{c}}{\~a}o e melhoria de amostras de uso e cobertura da 
                         terra utilizando s{\'e}ries temporais de imagem de 
                         sat{\'e}lite",
             language = "en",
                pages = "95",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/447JHQ8",
                  url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/447JHQ8",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "06 maio 2024"
}


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