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Please use this identifier to cite or link to this item: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7500
Tipo do documento: Dissertação
Title: Métodos de ajuste para fusão espaço-temporal de imagens de satélite
Other Titles: Regression techniques adopted as basis for spatiotemporal fusion algorithms
Autor: Caon, Ivã Luis 
Primeiro orientador: Mercante , Erivelto
Primeiro coorientador: Antunes, João Francisco Gonçalves
Segundo coorientador: Felipetto, Henrique dos Santos
Primeiro membro da banca: Mercante, Erivelto
Segundo membro da banca: Mendes, Isaque de Souza
Terceiro membro da banca: Johann, Jerry Adriani
Resumo: ´O sensoriamento remoto possibilita a obtenção de dados sobre vastas áreas geográficas, sendo essencial para a caracterização do uso e cobertura da terra. Entretanto, a disponibilidade de dados de alta resolução é frequentemente limitada por fatores como condições atmosféricas adversas. A fusão espaço-temporal surge como uma solução prática, combinando as vantagens de diferentes sensores para produzir dados de alta resolução espacial e temporal. Desde o desenvolvimento do Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model (STARFM) em 2006, diversos métodos de fusão foram propostos, variando desde técnicas de compilação de pares de valores até o uso de aprendizado profundo para estabelecer relações entre sensores. Apesar de eficientes, essas técnicas são onerosas em termos de processamento e exigem conhecimento técnico avançado. Além disso, enfrentam desafios na construção de padrões precisos e na detecção de mudanças abruptas na cobertura da terra, como queimadas e inundações. Como uma alternativa viável para o processamento de dados de sensoriamento remoto, oferecendo recursos de computação de alto desempenho em uma plataforma acessível e prática, temos o Google Earth Engine (GEE), o qual facilita a disseminação dos resultados para outros pesquisadores, promovendo a colaboração científica. Os resultados obtidos mostram que a fusão espaço-temporal com o modelo de Mínimos Quadrados de grau 4 no sistema OLI/MODIS apresentou os melhores desempenhos, mesmo não sendo a com o maior valor do coeficiente de determinação (r²), porém obteve a melhor exatidão global. A análise estatística confirmou que esse modelo possui desempenho estocasticamente igual a modelos de maior grau, mas com menor complexidade, o que sugere ser a escolha mais eficiente. Já o sistema MSI/MODIS, mesmo com a fusão usando o modelo Talwar de grau 1, não demonstrou ganhos significativos em relação ao MSI sem fusão, provavelmente em função da menor compatibilidade entre resoluções espectrais dos sensores envolvidos, limitando os benefícios esperados. A fusão espaço-temporal se mostrou promissora para o sistema OLI/MODIS. Entretanto, estudos futuros são necessários para otimizar a metodologia de fusão para o sensor MSI, considerando ajustes que melhor explorem as potencialidades dos sensores envolvidos ou a utilização de outro sensor no lugar do MODIS. Conclui-se que, embora desafios persistam, a fusão espaço-temporal baseada em técnicas de regressão representa uma abordagem promissora e inovadora para melhorar a resolução e a aplicabilidade dos dados de sensoriamento remoto, com amplas possibilidades de aplicação em diversas áreas do conhecimento.
Abstract: Remote sensing enables the acquisition of data over vast geographic areas, making it essential for characterizing land use and land cover. However, the availability of highresolution data is often limited by factors such as adverse atmospheric conditions. Spatiotemporal fusion emerges as a practical solution by combining the advantages of different sensors to produce high-resolution spatial and temporal data. Since the development of the Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model (STARFM) in 2006, numerous fusion methods have been proposed, ranging from pairwise value compilation techniques to the use of deep learning for establishing relationships between sensors. Although efficient, these techniques are computationally expensive and require advanced technical expertise. Additionally, they face challenges in constructing accurate patterns and detecting abrupt changes in land cover, such as wildfires and floods. As a viable alternative for remote sensing data processing, Google Earth Engine (GEE) offers high-performance computing resources on an accessible and practical platform. It facilitates the dissemination of results to other researchers, thereby promoting scientific collaboration. In this regard, the results obtained indicate that spatiotemporal fusion using the 4th-degree Least Squares model in the OLI/MODIS system achieved the best performance. While it did not yield the highest coefficient of determination (r²), it achieved the best overall accuracy. Statistical analysis confirmed that this model performs stochastically equal to higher-degree models but with reduced complexity, making it the most efficient choice. On the other hand, the MSI/MODIS system, even with fusion using the 1st-degree Talwar model, did not show significant gains compared to MSI without fusion. This outcome is likely due to the lower compatibility between the spectral resolutions of the sensors involved, which limited the expected benefits. Spatiotemporal fusion proved promising for the OLI/MODIS system. However, further studies are necessary in order to optimize the fusion methodology for the MSI sensor, considering adjustments to better leverage the potential of the involved sensors or exploring the use of a different sensor in place of MODIS. In conclusion, despite persistent challenges, spatiotemporal fusion based on regression techniques represents a promising and innovative approach to enhancing the resolution and applicability of remote sensing data, with vast possibilities for application across various fields of knowledge.
Keywords: Sensoriamento remoto
Computação em nuvem
Classificação de uso e cobertura da terra.
Remote sensing
Cloud computing
Land use and land cover classification
CNPq areas: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
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: CAON, Ivã Luis. Métodos de ajuste para fusão espaço-temporal de imagens de satélite. 2024. 76 f. Dissertação( Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel - Paraná.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/7500
Issue Date: 28-Aug-2024
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Agrícola (CVL)

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