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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20404
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Métodos de sensoriamento remoto orbital para o diagnóstico e monitoramento dos níveis de degradação de pastagens tropicais: uma contribuição ao plano de agricultura de baixa emissão de carbono |
Título(s) alternativo(s): | Orbital remote sensing methods for diagnosing and monitoring of tropical pasture degradation levels: a contribution to the low carbon emission agricultural plan. |
Autor: | Almeida, Mateus Benchimol Ferreira de ![]() |
Primeiro orientador: | Simões, Margareth |
Primeiro coorientador: | Ferraz, Rodrigo Peçanha Demonte |
Primeiro membro da banca: | Ferreira, Matheus Pinheiro |
Segundo membro da banca: | Arvor, Damien |
Terceiro membro da banca: | Freitas, Pedro Luiz de |
Quarto membro da banca: | Pimentel, Róberson Machado |
Resumo: | presente pesquisa científica objetivou avaliar diferentes métodos, índices de vegetação e texturas em contribuição ao desenvolvimento de uma metodologia de mapeamento e monitoramento dos diferentes níveis de degradação das pastagens, com base em técnicas de Sensoriamento Remoto e Processamento Digital de Imagens dos satélites Sentinel-2 e Sentinel-1, além de outros produtos satelitários. O estudo foi conduzido especificamente no município de Valença/RJ e arredores, no bioma da Mata Atlântica, onde foram obtidos pontos de campo georreferenciados com as suas respectivas classes atribuídas (N1, N2N3, N4), bem como na região do bioma Cerrado, onde os pontos de campo georreferenciados e os atributos associados foram obtidos por cortesia do LAPIG/MapBiomas. Este conjunto de dados foi classificado por um método de classificação supervionada denominado random forest, que por sua vez, é um algoritmo de inteligência artificial e aprendizado de máquina que usa diferentes árvores de decisão para a rotulação dos pixels no processo de classificação. O processamento principal dos dados foi realizado no Google Earth Engine, porém o processamento auxiliar, que favoreceu sobremaneira o processamento principal, foi realizado no R. O índice de vegetação mais importante foi o NCI, no entanto, por si só, não garantiu uma acurácia satisfatória, sendo necessário adicionar outros produtos de sensoriamento remoto para este fim. Também objetivou-se estimar as proporções dos elementos presentes na composição das pastagens nos seus diferentes níveis de degradação (N1, N2N3 e N4), com base na Análise de Mistura Espectral (AME) e nas imagens-fração VNFA (Vegetação Não Fotossinteticamente Ativa), VFA (Vegetação Fotossinteticamente Ativa), SE (Solo Exposto) e Sombra advindas da AME tanto para a época úmida quanto para a época seca. Com base nestas imagens-fração foi possível realizar mais uma vez a classificação random forest dos diferentes níveis de degradação das pastagens de todo o bioma Cerrado. Para a estimativa das proporções VNFA, VFA, SE e Sombra foi necessário aplicar a Análise pró Componentes Principais (ACP) antes da AME com a finalidade de reduzir a correlação entre as bandas puras do Sentinel-2, ainda assim, só foi possível estimar as proporções na estação úmida. Os resultados obtidos com base nas metodologias propostas e no controle estatístico dos dados (acurácias) permitem deduzir que ambas são robustas, eficientes e eficazes na separabilidade dos diferentes níveis de degradação das pastagens (N1, N2N3 e N4) tanto da Mata Atlântica (município de Valença/RJ e arredores) quanto do bioma Cerrado |
Abstract: | The present scientific research aimed to develop a methodology for mapping and monitoring the different pastures degradation levels (L1, L2L3 and L4) in the Atlantic Forest (specifically Valença/RJ municipality and surroundings) and in the Cerrado biome, based on techniques of Remote Sensing and Digital Image Processing from Sentinel-2 and Sentinel-1 satellites, in addition to other satellite products, as well as georeferenced field points with their respective assigned classes. This dataset was classified by a supervised classification method called random forest, which in turn is an artificial intelligence and machine learning algorithm that uses different decision trees for the labeling of pixels in the classification process. In addition, random forest in conjunction with Google Earth Engine is even more powerful, due to parallel computing and cloud computing provided by the Google Earth Engine platform. The main data processing was performed in Google Earth Engine, but the auxiliary processing, which greatly favored the main processing, was performed in R. The most important vegetation index was NCI, however, by itself, it didn’t guarantee a satisfactory accuracy, being necessary to add other remote sensing products for this purpose. The present scientific research also aimed to estimate the proportions of the elements present in the pastures composition at their different degradation levels (L1, L2L3 and L4), based on Spectral Mixture Analysis (SMA) and on NPV (Non-Photosynthetic Vegetation), PV (Photosynthetic Vegetation), BS (Bare Soil) and Shade fraction images from the SMA for both the wet and dry seasons. Based on these fractional images, it was possible to perform a random forest classification of the different pastures degradation levels in the Cerrado biome. For estimation of NPV, PV, BS and Shadow proportions, it was necessary to apply the Principal Component Analysis (PCA) before the SMA in order to reduce the correlation among the pure bands of Sentinel-2, even so, it was only possible to estimate the proportions in the wet season. The results obtained based on the proposed methodologies and on the statistical control of the data (accuracy) allow us to deduce that both are robust, efficient and effective in separating the different pastures degradation levels (L1, L2L3 and L4) both in the Atlantic Forest (Valença/RJ Municipality and surroundings) and the Cerrado biome |
Palavras-chave: | Vegetation indices Degradação ambiental - Valença (RJ) Vegetação - Valença (RJ) Senoriamento remoto - Valença (RJ) Cerrados - Brasil Sentinel-2 Sentinel-1 Índices de vegetação NCI |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Multidisciplinar |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente |
Citação: | ALMEIDA, Mateus Benchimol Ferreira de. Métodos de sensoriamento remoto orbital para o diagnóstico e monitoramento dos níveis de degradação de pastagens tropicais: uma contribuição ao plano de agricultura de baixa emissão de carbono. 2022. 156 f. Tese (Doutorado em Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022 . |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20404 |
Data de defesa: | 29-Jun-2022 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Meio Ambiente |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Tese - Mateus Benchimol Ferreira de Almeida - 2022 - Completa.pdf | Tese completa | 6,91 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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