Export iten: EndNote BibTex

Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6933
Tipo do documento: Tese
Title: Fusão espaço-temporal de imagens termais e avaliação da rede de monitoramento meteorológico da região oeste do estado do Paraná
Other Titles: Spatiotemporal fusion of thermal images and evaluation of the meteorological monitoring network in the western region of the state of Paraná.
Autor: Mendes, Isaque de Souza 
Primeiro orientador: Mercante, Erivelto
Primeiro coorientador: Sanches, Ieda Del’Arco
Primeiro membro da banca: Mercante, Erivelto
Segundo membro da banca: Antunes, João Francisco Gonçalves
Terceiro membro da banca: Prior, Maritane
Quarto membro da banca: Hachisuca, Antonio Marcos Massao
Quinto membro da banca: Coelho, Silvia Renata Machado
Resumo: As alterações climáticas globais afetam a distribuição espacial de temperatura em escala regional e local. As ferramentas de Smart Farm auxiliam a tomada de decisão em tempo hábil. Entretanto, a continuidade da coleta de dados é de suma importância para entender a dinâmica climática em escala local, portanto a redundância é fundamental para continuidade da captura e preenchimento de dados em caso de falhas sistêmicas. Dados de sensoriamento orbital, bem como estações governamentais distribuídas na região de interesse podem ser utilizadas como ferramentas de redundância dos sistemas de Smart Farming. Entretanto, analisar a variabilidade espacial da distribuição de temperatura pode ser limitada em pequenas e médias áreas de cultivo, devido à baixa resolução espacial ou baixa resolução temporal de sensores orbitais. Este trabalho objetivou avaliar a correlação entre temperatura média diária de superfície resultante de 3 e 4 observações diárias e temperatura média do ar coletada por estações meteorológicas, bem como fusionar, utilizando o algoritmo ESTAFM, e avaliar a utilização de imagens sintéticas de dados de temperatura de superfície dos sensores MODIS – Terra e Aqua e TIRS – Landsat 8 e 9. Também foi avaliada a distribuição espacial das estações públicas disponíveis na região Oeste do Estado do Paraná. As imagens de temperatura média da superfície resultantes de 3 e 4 observações apresentaram forte correlação com a temperatura média diária do ar, com coeficiente de correlação rs de 0,92 para ambas as observações. O ajuste de modelo apresentou coeficiente de determinação R²ajustado de 0,85 para 3 observações e 0,86 para 4 observações; o RMSE foi de 1,74 °C e 1,5 °C respectivamente. As imagens sintéticas de temperatura média diária de superfície apresentaram coeficiente de correlação rs de 0,69 e coeficiente de determinação R²ajustado de 0,59. Houve superestimativa dos valores médios de temperatura de superfície nas imagens sintéticas, e a cobertura de nuvens foi um empecilho para a geração de maiores volumes de dados. A avaliação das estações meteorológicas foi realizada com base em interpolação de dados e estes, quando comparados à distribuição espacial de temperatura modelada para temperatura do ar, apresentaram erros principalmente em aglomerados urbanos, com coeficientes de correlação rs de 0,42 no verão, 0,53 no outono, 0,51 no inverno e 0,63 na primavera. Entretanto, quando comparados às estações instaladas em meio agrícola, com características ambientais semelhantes aos locais de instalação das estações, não apresentaram diferença estatística de dados e coeficiente de correlação rs de 0,93.
Abstract: Global climate changes affect the spatial distribution of temperature at regional and local scales. Smart Farm tools assist in timely decision-making. However, data collection continuity is of paramount importance in understanding local-scale climatic dynamics, thus redundancy is fundamental for the continuity of data capture and filling in case of systemic failures. Orbital sensing data, as well as government stations distributed in the region of interest, can be used as redundancy tools for Smart Farming systems. Nonetheless, analyzing the spatial variability of temperature distribution can be limited in small and medium cultivation areas due to the low spatial or temporal resolution of orbital sensors. This study aimed to evaluate the correlation between daily average surface temperature resulting from 3 and 4 daily observations and the daily average air temperature collected by meteorological stations. It also aimed to merge, using the ESTARFM algorithm, and evaluate the use of synthetic surface temperature data images from MODIS – Terra and Aqua sensors and TIRS – Landsat 8 and 9 sensors. Additionally, the spatial distribution of publicly available stations in the Western Region of the State of Paraná was assessed. The images of daily average surface temperature resulting from 3 and 4 observations showed a strong correlation with the daily average air temperature, with a correlation coefficient rs of 0.92 for both observations. The model fit had an adjusted coefficient of determination R²adjusted of 0.85 for 3 observations and 0.86 for 4 observations, with RMSE values of 1.74 °C and 1.5 °C, respectively. The synthetic images of daily average surface temperature had a correlation coefficient rs of 0.69 and an adjusted coefficient of determination R²adjusted of 0.59. There was an overestimation of average surface temperature values in synthetic images, and cloud cover posed an obstacle to the generation of larger volumes of data. The evaluation of meteorological stations was carried out based on data interpolation, and when compared to the modeled spatial temperature distribution for air temperature, they showed errors mainly in urban clusters, with correlation coefficients rs of 0.42 in summer, 0.53 in autumn, 0.51 in winter, and 0.63 in spring. However, when compared to stations installed in agricultural areas with environmental characteristics similar to the station locations, no statistical differences in data were observed, and the correlation coefficient rs was 0.93.
Keywords: Temperatura de superfície
ESTARFM
Interpolação
Estações meteorológicas
Surface temperature
ESTARFM
Interpolation
Meteorological stations
CNPq areas: SISTEMAS BIOLÓGICOS E AGROINDUSTRIAIS
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: Mendes, Isaque de Souza. Fusão espaço-temporal de imagens termais e avaliação da rede de monitoramento meteorológico da região oeste do estado do Paraná. 2023. 77 f. Tese( Doutorado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6933
Issue Date: 18-Aug-2023
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Agrícola (CVL)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Isaque Mendes.pdfArquivo completo4.22 MBAdobe PDFView/Open Preview


Items in TEDE are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.