Fechar

@MastersThesis{CastroeSilva:2023:LaUsLa,
               author = "Castro e Silva, Baggio Luiz de",
                title = "Land use and land cover mapping and spatiotemporal segmentation 
                         based on image time series clustering",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2023",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2023-01-30",
             keywords = "satellite image time series, LULC Classification, spatiotemporal 
                         segmentation, inland water bodies, clustering methods, s{\'e}ries 
                         temporais de imagem de sat{\'e}lite, classifica{\c{c}}{\~a}o de 
                         uso e cobertura, segmenta{\c{c}}{\~a}o espa{\c{c}}o temporal, 
                         corpos d’{\'a}gua interiores, m{\'e}todos de agrupamento.",
             abstract = "Land use and land cover mapping is fundamental in various 
                         applications such as environmental monitoring, public policy 
                         support, territorial management, and many others. The quality of 
                         this mapping directly affects its applications, reflecting the 
                         quality of the product and the methods used. Many images have been 
                         produced with different spatial, temporal, and spectral 
                         technologies through technological advances in remote sensing. In 
                         addition to producing these resources, open access policies 
                         favored the mapping and dissemination of various national and 
                         international land use and land cover products. One of the oldest 
                         and most widely used techniques in this mapping process is 
                         segmentation, which aims to find homogeneous regions in the image 
                         based on some attribute. However, this technique only considers 
                         information from a single image, which can be affected depending 
                         on the cloud cover. One such technique is spatiotemporal 
                         segmentation, which aims to find homogeneous regions in space and 
                         time. Therefore, this dissertation proposes a spatiotemporal 
                         segmentation method and a land use and land cover classification 
                         method using clustering methods with a {"}time-first, 
                         space-later{"} approach. These methods are based on unsupervised 
                         algorithms: Self-Organizing Map (SOM) and the Hierarchical 
                         Clustering Algorithm (HCA), where the input data are time series 
                         extracted from the satellite images to be mapped. Finally, a 
                         method for interpolating clouds in the time series of satellite 
                         images using Deep Learning was proposed since this is a crucial 
                         step in clustering methods that use distance as a similarity 
                         requirement. The three proposed approaches were examined, adhering 
                         to visual and quantitative assessment principles. In the 
                         spatiotemporal segmentation, the methodology was applied to a 
                         heterogeneous region southeast of Mato Grosso state. For land use 
                         and land cover classification, six distinct regions with varied 
                         characteristics of inland waters were selected, which served as a 
                         training base and were later applied in four other regions for 
                         mapping inland waters. Regarding cloud interpolation in time 
                         series, time series distributed throughout Brazil were chosen, 
                         using the Sentinel-2/MSI cloud mask (Scene Classification Layer - 
                         SCL) as the basis for reference interpolation. RESUMO: O 
                         mapeamento de uso e cobertura da terra tem papel fundamental em 
                         diversas aplica{\c{c}}{\~o}es como no monitoramento ambiental, 
                         no suporte {\`a} pol{\'{\i}}ticas p{\'u}blicas, na gest{\~a}o 
                         territorial, entre outras. A qualidade desse mapeamento impacta 
                         diretamente nas suas aplica{\c{c}}{\~o}es, sendo este o reflexo 
                         da qualidade do produto e das metodologias utilizadas. 
                         Gra{\c{c}}as ao avan{\c{c}}o tecnol{\'o}gico na {\'a}rea de 
                         sensoriamento remoto nos {\'u}ltimos anos, grandes volumes de 
                         imagens v{\^e}m sendo produzidos com diferentes 
                         resolu{\c{c}}{\~o}es espaciais, temporais e espectrais. Aliadas 
                         {\`a} produ{\c{c}}{\~a}o destes recursos, as pol{\'{\i}}ticas 
                         de acesso aberto favoreceram o mapeamento e a 
                         dissemina{\c{c}}{\~a}o de diferentes produtos de uso e cobertura 
                         da terra nacionais e internacionais. Uma das t{\'e}cnicas mais 
                         antigas e difundidas neste processo de mapeamento {\'e} a 
                         segmenta{\c{c}}{\~a}o, que visa encontrar regi{\~o}es 
                         homog{\^e}neas na imagem com base em algum atributo. Entretanto, 
                         esta t{\'e}cnica considera apenas informa{\c{c}}{\~a}o de uma 
                         {\'u}nica imagem, que pode ser prejudicada dependendo da 
                         cobertura de nuvem. Uma variante desta t{\'e}cnica {\'e} a 
                         Segmenta{\c{c}}{\~a}o espa{\c{c}}otemporal, que tem como 
                         objetivo n{\~a}o s{\'o} encontrar regi{\~o}es homog{\^e}neas 
                         no espa{\c{c}}o mas tamb{\'e}m no tempo. Desta maneira, esta 
                         disserta{\c{c}}{\~a}o prop{\~o}e um m{\'e}todo 
                         segmenta{\c{c}}{\~a}o espa{\c{c}}otemporal e um m{\'e}todo de 
                         classifica{\c{c}}{\~a}o de uso e cobertura da terra, baseados em 
                         m{\'e}todos de clusteriza{\c{c}}{\~a}o utilizando uma abordagem 
                         time-first, space-later. Estes m{\'e}todos t{\^e}m como base os 
                         algoritmos n{\~a}o supervisionados: Self- Organizing Map (SOM) e 
                         o Hierarchical Clustering Algorithm (HCA), em que os dados de 
                         entrada s{\~a}o s{\'e}ries temporais extra{\'{\i}}das das 
                         pr{\'o}prias imagens de sat{\'e}lite a serem mapeadas. Por fim 
                         foi proposto um m{\'e}todo de interpola{\c{c}}{\~a}o de nuvens 
                         em s{\'e}ries temporais de imagens de sat{\'e}lite utilizando 
                         deep learning visto que esse {\'e} um passo crucial em 
                         metodologias de clustering que usam a dist{\^a}ncia como 
                         crit{\'e}rio de similaridade. As tr{\^e}s abordagens propostas 
                         foram examinadas, aderindo aos princ{\'{\i}}pios de 
                         avalia{\c{c}}{\~a}o visual e quantitativa. Na 
                         segmenta{\c{c}}{\~a}o espa{\c{c}}otemporal, aplicou-se a 
                         metodologia em uma regi{\~a}o heterog{\^e}nea localizada no 
                         sudeste do Estado de Mato Grosso. Para a classifica{\c{c}}{\~a}o 
                         de uso e cobertura, selecionaram-se seis regi{\~o}es distintas 
                         com caracter{\'{\i}}sticas variadas de {\'a}guas interiores, as 
                         quais serviram como base de treinamento e foram posteriormente 
                         aplicadas em quatro outras regi{\~o}es para o mapeamento de 
                         {\'a}guas interiores. No que concerne {\`a} 
                         interpola{\c{c}}{\~a}o de nuvens em s{\'e}ries temporais, foram 
                         escolhidas s{\'e}ries temporais distribu{\'{\i}}das por todo o 
                         Brasil, utilizando-se a m{\'a}scara de nuvem Sentinel-2/MSI 
                         (Scene Classification Layer - SCL) como base para 
                         interpola{\c{c}}{\~a}o de refer{\^e}ncia.",
            committee = "K{\"o}rting, Thales Sehn (presidente) and Gomes, Karine Reis 
                         Ferreira (orientadora) and Queiroz, Gilberto Ribeiro de 
                         (orientador) and Santos, Rafael Duarte Coelho dos and Neves, Alana 
                         Kasahara",
         englishtitle = "Mapeamento do uso e cobertura do solo com base em 
                         segmenta{\c{c}}{\~a}o e agrupamento de s{\'e}ries temporais",
             language = "en",
                pages = "64",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34T/48DF32P",
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        urlaccessdate = "03 maio 2024"
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