Publicação
Cartografia das áreas ardidas de Portugal continental com recurso a imagens SAR e multiespetrais Sentinel-1 e Sentinel-2
| Resumo: | A representação cartográfica das áreas ardidas e respetiva extensão assume um papel bastante relevante como indicador de risco e para posterior prevenção, na medida em que permite assinalar e identificar áreas com particular suscetibilidade e sensibilidade, dando a conhecer os locais que deverão ser alvo de medidas mais assertivas de prevenção e combate. Deste modo, a utilização da deteção remota e dos sistemas de informação geográfica é essencial no estudo dos incêndios florestais, proporcionando uma visão mais abrangente do território no sentido da localização, delimitação, mitigação e prevenção dos mesmos. Este projeto visa a produção de cartografia das áreas ardidas da região centro de Portugal continental no ano de 2017, tendo como principal objetivo o desenvolvimento de uma metodologia que explore a complementaridade das imagens de micro-ondas e óticas adquiridas pelos satélites Sentinel-1 e Sentinel-2. A metodologia desenvolvida tem como objetivo permitir uma identificação célere do perímetro ardido e facilitar o planeamento e intervenção, conjugando as sinergias entre os satélites acima mencionados. Para a delimitação dos perímetros de fogo e a respetiva área foram utlizadas duas abordagens: (1) a aplicação de limiares com base em índices de vegetação pré e pós-incêndio e (2) a classificação automática de imagens, recorrendo aos algoritmos de máxima verosimilhança e a redes neuronais com base em diferentes conjuntos de bandas gerados a partir das imagens Sentinel-1 e Sentinel-2. Os resultados de ambas as abordagens foram validados com base numa delimitação efetuada manualmente sobre uma imagem do satélite SPOT-7 e ainda com base nos valores de área ardida identificados pelo Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas (ICNF). A delimitação da área ardida resultante da utilização de limiares aplicados a índices pré e pós-incêndio, calculados com base nas bandas do visível e do infravermelho próximo, foi a que apresentou uma maior exatidão global, tanto na análise comparativa com a delimitação com base na imagem do satélite SPOT-7, bem como com as áreas ardidas propostas pelo ICNF, produzindo valores de 94.31% e 89.13%, respetivamente. Relativamente aos resultados obtidos através da classificação das imagens dos satélites Sentinel-1 e Sentinel-2, os melhores valores para a exatidão global e para o coeficiente kappa foram sempre obtidos com a junção dos dois tipos de imagem independentemente do algoritmo de utilização utilizado. Para todos os testes efetuados verificou-se sempre uma subestimação da área ardida e uma consequente sobrestimação da área não ardida comparativamente às áreas identificadas na imagem de maior resolução espacial (SPOT-7). A aplicação de uma rede neuronal a um conjunto de bandas com a diferença de índices de vegetação, baseados nas bandas do infravermelho próximo e do infravermelho de onda curta, e a diferença das duas polarizações produziu os melhores resultados de exatidão global e coeficiente k, respetivamente 97.04% e 91.61%. Os resultados evidenciam que área ardida identificada pelo ICNF foi, de um modo geral, sobrestimada em cerca de 25.05% face à área delimitada visualmente com base na imagem do satélite SPOT-7, a qual foi considerada neste estudo como a verdade observada no terreno. |
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| Autores principais: | Antunes, Tiago Miguel Vaz |
| Assunto: | SPOT-7 Sentinel-1 Sentinel-2 ICNF Classificação automática de imagens, Rede neuronal Máxima verosimilhança Teses de mestrado - 2019 |
| Ano: | 2019 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| Resumo: | A representação cartográfica das áreas ardidas e respetiva extensão assume um papel bastante relevante como indicador de risco e para posterior prevenção, na medida em que permite assinalar e identificar áreas com particular suscetibilidade e sensibilidade, dando a conhecer os locais que deverão ser alvo de medidas mais assertivas de prevenção e combate. Deste modo, a utilização da deteção remota e dos sistemas de informação geográfica é essencial no estudo dos incêndios florestais, proporcionando uma visão mais abrangente do território no sentido da localização, delimitação, mitigação e prevenção dos mesmos. Este projeto visa a produção de cartografia das áreas ardidas da região centro de Portugal continental no ano de 2017, tendo como principal objetivo o desenvolvimento de uma metodologia que explore a complementaridade das imagens de micro-ondas e óticas adquiridas pelos satélites Sentinel-1 e Sentinel-2. A metodologia desenvolvida tem como objetivo permitir uma identificação célere do perímetro ardido e facilitar o planeamento e intervenção, conjugando as sinergias entre os satélites acima mencionados. Para a delimitação dos perímetros de fogo e a respetiva área foram utlizadas duas abordagens: (1) a aplicação de limiares com base em índices de vegetação pré e pós-incêndio e (2) a classificação automática de imagens, recorrendo aos algoritmos de máxima verosimilhança e a redes neuronais com base em diferentes conjuntos de bandas gerados a partir das imagens Sentinel-1 e Sentinel-2. Os resultados de ambas as abordagens foram validados com base numa delimitação efetuada manualmente sobre uma imagem do satélite SPOT-7 e ainda com base nos valores de área ardida identificados pelo Instituto da Conservação da Natureza e das Florestas (ICNF). A delimitação da área ardida resultante da utilização de limiares aplicados a índices pré e pós-incêndio, calculados com base nas bandas do visível e do infravermelho próximo, foi a que apresentou uma maior exatidão global, tanto na análise comparativa com a delimitação com base na imagem do satélite SPOT-7, bem como com as áreas ardidas propostas pelo ICNF, produzindo valores de 94.31% e 89.13%, respetivamente. Relativamente aos resultados obtidos através da classificação das imagens dos satélites Sentinel-1 e Sentinel-2, os melhores valores para a exatidão global e para o coeficiente kappa foram sempre obtidos com a junção dos dois tipos de imagem independentemente do algoritmo de utilização utilizado. Para todos os testes efetuados verificou-se sempre uma subestimação da área ardida e uma consequente sobrestimação da área não ardida comparativamente às áreas identificadas na imagem de maior resolução espacial (SPOT-7). A aplicação de uma rede neuronal a um conjunto de bandas com a diferença de índices de vegetação, baseados nas bandas do infravermelho próximo e do infravermelho de onda curta, e a diferença das duas polarizações produziu os melhores resultados de exatidão global e coeficiente k, respetivamente 97.04% e 91.61%. Os resultados evidenciam que área ardida identificada pelo ICNF foi, de um modo geral, sobrestimada em cerca de 25.05% face à área delimitada visualmente com base na imagem do satélite SPOT-7, a qual foi considerada neste estudo como a verdade observada no terreno. |
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Atividades financiadas
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