Improvement of Methods and Techniques that Subsidize the Analysis of Land Use Changes Over Time

  • Natasha Sophie Pereira Universidade de Brasília, UnB, Brasil.; Centro Universitário de Anápolis, UniEVANGÉLICA, Brasil. https://orcid.org/0000-0002-3831-3462
  • Nilton Correia da Silva Universidade de Brasília, UnB, Brasil.
  • Osmar Abílio de Carvalho Júnior Universidade de Brasília, UnB, Brasil.
Palavras-chave: Multidimensional, Imagens Espectro-temporais, Multitemporal, TBSQ, TBIL e TBIP, Multi-Ponteiros

Resumo

Tanto a evolução natural quanto as atividades humanas acarretam em alterações nos recursos naturais e no meio ambiente terrestre. A observação a nível temporal e espacial da Terra nos permite entender o inter-relacionamento dos fenômenos causadores dessas mudanças. Os estudos realizados neste sentido variam de acordo com a necessidade dos pesquisadores e do objeto a ser estudado. Existe a necessidade de se trabalhar com uma grande quantidade de tempos em uma série temporal de imagens multiespectrais a fim de obter dados mais detalhados das mudanças do espaço no decorrer do tempo. O objetivo deste trabalho é contribuir com a área de geoprocessamento no que se refere ao melhoramento de métodos e técnicas que subsidiem as análises de mudanças de uso do solo ao longo do tempo. Para isso, uma abordagem foi proposta a fim de possibilitar a análise de uma imagem com -bandas, em -tempos simultaneamente, para isso a dimensão tempo foi agregada ao modelo de uma imagem digital comum, tridimensional (linhas, colunas e bandas), tornando-a quadridimensional (linhas, colunas, bandas e tempos). Foram elaborados novos formatos de armazenamento de dados multiespectrais e multitemporais (TBSQ, TBIL, TBIP), para testá-los, foi desenvolvido um protótipo em duas etapas. A primeira versão do protótipo consumiu um considerado tempo na execução dos testes, levando à necessidade de aprimoramento do protótipo. Na segunda versão do protótipo foi implementada uma técnica de multi-ponteiros, o que trouxe ganhos significativos de performance.

Biografia do Autor

Natasha Sophie Pereira, Universidade de Brasília, UnB, Brasil.; Centro Universitário de Anápolis, UniEVANGÉLICA, Brasil.
Doutorado em andamento em Geografia pela Universidade de Brasília, UnB, Brasil.; Mestrado em Sociedade, Tecnologia e Meio Ambiente pelo Centro Universitário de Anápolis, UniEVANGÉLICA, Brasil. Docente no Centro Universitário de Anápolis, UniEVANGÉLICA, Brasil.
Nilton Correia da Silva, Universidade de Brasília, UnB, Brasil.
Doutorado em Geologia pela Universidade de Brasília, UnB, Brasil. Docente na Universidade de Brasília, UnB, Brasil.
Osmar Abílio de Carvalho Júnior, Universidade de Brasília, UnB, Brasil.
Doutorado em Geologia pela Universidade de Brasília, UnB, Brasil. Docente na Universidade de Brasília, UnB, Brasil.

Referências

Carreira JC, Rudke AP, Brito ACC, Bezerra RR, Santos AM 2012. Técnicas de Sensoriamento Remoto Aplicadas à Análise Da Cobertura Vegetal No Município de JI-Paraná/RO. Revista Brasileira de Ciências Da Amazônia, 1(1):38-43.

Carvalho Júnior OA, Silva NC 2007. Detecção de Mudança Espectral uma nova metodologia para análise de séries temporais. In Anais Simposio Brasileiro de Sensoriamento Remoto XIII. Florianópolis, Brasil: INPE: 5635-41.

Carvalho Júnior OA, Couto Júnior AF, Silva NC, Martins ES, Carvalho APF, Gomes RAT 2009. Avaliação Dos Classificadores Espectrais de Minima DistâNcia Euclidiana e Espectral Correlation Mapper Em Séries Temporais NDVI-MODIS No Campo de Instruçao Militar de Formosa (GO). Revista Brasileira de Cartografia, 61(4):399-412.

Carvalho Júnior OA, Sampaio VS, Silva NC, Couto Júnior AF, Gomes RAT, Carvalho APF, Shimabukuro YE 2008. Classificação de Padrões de Savana Usando Assinatura Temporais NDVI Do Sensor MODIS No Parque Nacional Chapada Dos Veadeiros. Revista Brasileira de Geofísica, 26(4):505-17.

Carvalho Júnior OA, Hermuche PM, Guimarães RF 2006. Identificaçao Regional Da Floresta Estacional Decidual Na Bacia Do Rio Paranã a Partir Da Análise Multitemporal de Imagens MODIS. Revista Brasileira de Geofísica, 24(3):319-32.

Carvalho Júnior OA, Guimarães RF, Gillespie AR, Silva NC, Gomes RAT 2011. A New Approach to Change Vector Analysis Using Distance and Similarity Measures. Remote Sensing, 3(12):2473-93. DOI: https://doi.org/10.3390/rs3112473 .

Carvalho Júnior OA, Guimarães RF, Carvalho APF, Gomes RAT, Melo AF, Silva PA 2005. Processamento e análise de imagens multitemporais para o perímetro de irrigação de Gorutuba (MG). In Anais Simposio Brasileiro de Sensoriamento Remoto XII. Goiânia, Brasil: INPE: 473-80.

Carvalho APF, Carvalho Júnior OA, Guimarães RF, Martins ES, Rocha VMS, César CS 2002. Análise Multitemporal de Imagens NDVI Em Ações de Reforma Agrária. Espaço & Geografia, 5(1):139-52.

Couto Júnior AF, Carvalho Júnior OA, Martins ES, Encinas JI 2007. Identificação Das Assinaturas Temporais NDVI Das Principais Fisionomias Da Região Do Ecomuseu Do Cerrado. Espaço & Geografia, 10(1):173-89.

Couto EV, Souza Filho EE, Hayakawa EH 2011. Análise Das Modificações Da Cobertura Vegetal Da Planície Fluvial Do Alto Rio Paraná No Período Entre 1976 e 2007. Acta Scientiarum. Technology, 33(2):205-13.

Dias TL, Câmara G, Davis Júnior CA 2005. Modelos Espaço-Temporais. In MA Casanova, G Câmara, CA Davis Júnior, L Vinhas, GR Queiroz (eds.). Bancos de Dados Geográfico. Editora Mundogeo, Curitiba, p. 147-79. http://www.inf.puc-rio.br/~casanova/Publications/Books/2005-BDG.pdf.

Diedrich TJ, Narvaes IS 2013. Técnicas de Detecçao de Mudanças Em Áreas Urbanas de Brasília. Revista Brasileira de Cartografia, 65(3):493-509.

Florenzano TG 2011. Iniciação Em Sensoriamento Remoto. 3.ed. Oficina de Textos, São Paulo. http://books.google.com/books?id=18GkH5X81XcC&pgis=1.

Gomes DDM, Mendes LMS, Medeiros CN, Veríssimo CUV 2011. Análise Multitemporal Do Processo de Degradação Da Vegetação Da Bacia Hidrográfica Do Rio Jaibaras No Estado Do Ceará. Geografia Ensino & Pesquisa, 15(2):41-62.

Gonzalez RC, Woods RE 2011. Digital Image Processing. Vol. 21. Pearson Education.

Gurmessa D, Nemomissa S, Tadesse G 2013. Borana Rangeland Change from 1986-2003: The Application of Remote Sensing and GIS. Proceedings of Global Geospatial Conference, 4(8).

Harris Geospatial Solutions 2018. ENVI - Environment for Visualizing Images. Accessed September 15. http://www.harrisgeospatial.com/docs/using_envi_Home.html.

Ioannis M, Miliadis M 2011. Multi-Temporal Landsat Image Classification and Change Analysis of Land Cover/Use in the Prefecture of Thessaloniki, Greece. Proceedings of the International Academy of Ecology and Environmental Sciences, 1(1):15-25.

Japan Association of Remote Sensing 1993. Data Used in Remote Sensing. In Remote Sensing Note. http://www.jars1974.net/pdf/rsnote_e.html.

Kampel M, Amaral S, Soares MLG 2005. Imagens CCD/CBERS e TM/Landsat Para Análise Multi-Temporal de Manguezais No Nordeste Brasileiro. Um Estudo No Litoral Do Estado Do Ceará. In XII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. INPE, Goiânia, p. 979-986.

Lillesand TM, Kiefer RW, Chipman JW 2004. Remote Sensing and Image Interpretation. 5.ed. John Wiley & Sons, New York.

Lorena RB, Santos JR, Shimabukuro YE 2004. Técnica de Detecção de Mudanças Aplicada Em Imagens de Satélite Como Ferramenta de Monitoramento de Uso e Cobertura Da Terra Na Amazônia Ocidental (Acre). Espaço & Geografia, 7(1):47-76.

Lorena RB, Santos JR, Shimabukuro YE, Sant’Anna HM, Sant’Anna HSS, Menezes RS 2001. Dados Multitemporais de Sensoriamento Remoto Para a Análise Da DinâMica Do Uso e Da Cobertura Da Terra Na Região Do Peixoto (AC). In X Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto - SBSR. INPE, Foz do Iguaçu, p. 1653-56.

Mata CL, Carvalho Júnior OA, Carvalho APF, Gomes RAT, Martins ES, Guimarães RF 2007. Avaliação Multitemporal Da Susceptibilidade Erosiva Na Bacia Do Rio Urucuia (MG) Por Meio Da Equação Universal de Perda de Solos. Revista Brasileira de Geomorfologia, 8(2):57-71.

Menke AB, Carvalho Júnior OA, Gomes RAT, Martins ES, Oliveira SN 2009. Análise das Mudanças do Uso Agrícola da Terra a Partir de Dados de Sensoriamento Remoto Multitemporal no Município de Luis Eduardo Magalhães (BA - Brasil). Sociedade & Natureza, 21(3):315-26.

Montabone S 2010. Beginning Digital Image Processing: Using Free Tools for Photographers. Apress, New York.
Moreira MA, Adami M, Rudorff BFT 2004. Análise Espectral e Temporal Da Cultura Do Café Em Imagens Landsat. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 39(3):223-31.

Oliveira ES 2013. Estudo Preliminar Sobre a Evolução Do Uso e Ocupação Do Solo No Município de Planaltina de Goiás. GeoTemas, 3(1):111-23.

Petrou M, Petrou C 2010. Image Processing: The Fundamentals. 2.ed. John Wiley & Sons, New Jersey.

Qian SE 2013. Optical Satellite: Signal Processing and Enhancement. Spie Press, Bellingham.

Qin J, Chao K, Kim MS 2010. Raman Chemical Imaging System for Food Safety and Quality Inspection. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 53(6):1873-82.

Santana OA, Carvalho Júnior OA, Pimentel CMM, Gomes RAT, Oliveira SN 2010. Modelagem de Espectros Temporais NDVI-MODIS, No Periodo de 2000 a 2008 Na Bacia Do Rio Paracatu, Brasil. Revista Brasileira de Geofísica, 28(1): 47-60.

Sausen TM 2012. Sensoriamento Remoto e Suas Aplicações Para Recursos Naturais. http://www.inpe.br/unidades/cep/atividadescep/educasere/apostila.htm#tania.

Scheer MAPS, Rocha JV 2006. Detecção de Mudanças No Uso Da Terra No Município de Sertãozinho (SP) Por Meio de Técnicas de Geoprocessamento, 1981 - 2001. Revista Brasileira de Cartografia, 58(02):163-74.

Schowengerdt RA 2007. Remote Sensing: Models and Methods for Image Processing. 3.ed. Elsevier, California.

Shaikh AA, Gotoh K, Tachiiri K 2005. Multi-Temporal Analysis of Land Cover Changes in Nagasaki City Associated with Natural Disasters Using Satellite Remote Sensing. Journal of Natural Disaster Science, 27(1):9-15.

Silva NC, Carvalho Júnior OA, Rosa ANCS, Guimarães RF, Gomes RAT 2012. Change Detection Software Using Self-Organizing Feature Maps. Revista Brasileira de Geofísica, 30(4):505-18.

Vieira CHSD, Biondi D 2008. Análise Da DinâMica Da Cobertura Vegetal de Curitiba, PR (de 1986 a 2004), Utilizando Imagens LANDSAT TM. Revista Árvore, 32(3):479-87.

Voorde TV, Demarchi L, Canters F 2009. Multi-Temporal Spectral Unmixing to Characterise Urban Change in the Greater Dublin Area. Remote Sensing for a Changing Europe, 276-283. DOI: https://doi.org/10.3233/978-1-58603-986-8-276.

Zhou W, Troy A, Grove M 2008. Object-Based Land Cover Classification and Change Analysis in the Baltimore Metropolitan Area Using Multitemporal High Resolution Remote Sensing Data. Sensors, 8:1613-1636.
Publicado
2019-05-01
Como Citar
Pereira, Natasha Sophie, Nilton Correia da Silva, e Osmar Abílio de Carvalho Júnior. 2019. Improvement of Methods and Techniques That Subsidize the Analysis of Land Use Changes Over Time. Fronteiras: Journal of Social, Technological and Environmental Science 8 (2), 73-103. https://doi.org/https://doi.org/10.21664/2238-8869.2019v8i2.p73-103.
Seção
Dossiê - Tecnologias, Inovação e Sustentabilidade