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Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-29Bitstream added on 2014-06-13T18:08:14Z : No. of bitstreams: 1 ishikawa_as_me_prud.pdf: 2910103 bytes, checksum: 7f9f4a0dfa2092ba410c522c10fcb7da (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho busca desenvolver um método de detecção de rodovias em imagens digitais de alta resolução baseado na teoria de Morfologia Matemática (MM). O uso da MM tem como principal justificativa a utilização de operadores morfológicos como método alternativo para detecção de rodovias visando contribuir para a área de Cartografia, visto que esta é uma excelente ferramenta não-linear que resolve de forma eficiente problemas de extração de informação através da análise das estruturas geométricas dos alvos contidos nas imagens digitais. A área de estudo corresponde a uma imagem pancromática contendo um trecho da Rodovia Raposo Tavares, localizado na região de Presidente Prudente (SP), sendo adquirida pelo satélite de alta resolução Quickbird com resolução espacial de 0,60 m. Para a detecção das pistas de rodovia, desenvolveu-se uma rotina baseada em operadores morfológicos e elementos estruturantes contidos na SDC Morphology Toolbox, a qual roda em ambiente MATLAB. Devido à baixa eficiência do MATLAB em processar imagens com grande dimensão foi necessário recortar a área teste em 11 sub-imagens. Desse modo, a rotina morfológica teve que ser capaz de detectar feições do tipo rodovia nas 11 sub-imagens, alterando-se apenas os valores dos limiares, os quais diferem para cada imagem. Para a elaboração da rotina, inicialmente, com base no tipo de alvo presente na imagem (i.e., rodovias), foram selecionados os operadores e elementos estruturantes morfológicos mais adequados para serem utilizados no processo de detecção. / The present work intends to develop a road detection method in high resolution digital imagery based on the Mathematical Morphology theory (MM). The choice of MM has as a main reason the use of morphologic operators as an alternative method for road detection seeking to contribute for the Cartography area, because this is an excellent nonlinear tool that efficiently solves problems of information extraction through the analysis of geometric structures in the target contained in the digital images. The study area corresponds to a panchromatic image containing a passage of the Raposo Tavares Road, located in Presidente Prudente (SP), being acquired by the high resolution satellite Quickbird with 0,60 m spatial resolution. For the road tracks detection it was developed a routine based in morphologic operators and structuring elements contained in SDC Morphology Toolbox, which turns in software Matlab. Due to the deficiency of Matlab in processing images with great dimension it was necessary to cut out the area tests in 11 sub-images. This way, the morphologic routine had to be able to detect features of the type road in the 11 sub-images, just losing temper the thresholds values, which differ for each image. For the routine elaboration, initially, basing in the type of present target in the image (i.e., roads), the most appropriated morphologic operators and structuring elements were selected to use in the detection process.

Orientador: Erivaldo Antonio da Silva / Banca: José Roberto Nogueira / Banca: Rodrigo Affonso de Albuquerque Nóbrega / Resumo: O presente trabalho busca desenvolver um método de detecção de rodovias em imagens digitais de alta resolução baseado na teoria de Morfologia Matemática (MM). O uso da MM tem como principal justificativa a utilização de operadores morfológicos como método alternativo para detecção de rodovias visando contribuir para a área de Cartografia, visto que esta é uma excelente ferramenta não-linear que resolve de forma eficiente problemas de extração de informação através da análise das estruturas geométricas dos alvos contidos nas imagens digitais. A área de estudo corresponde a uma imagem pancromática contendo um trecho da Rodovia Raposo Tavares, localizado na região de Presidente Prudente (SP), sendo adquirida pelo satélite de alta resolução Quickbird com resolução espacial de 0,60 m. Para a detecção das pistas de rodovia, desenvolveu-se uma rotina baseada em operadores morfológicos e elementos estruturantes contidos na SDC Morphology Toolbox, a qual roda em ambiente MATLAB. Devido à baixa eficiência do MATLAB em processar imagens com grande dimensão foi necessário recortar a área teste em 11 sub-imagens. Desse modo, a rotina morfológica teve que ser capaz de detectar feições do tipo rodovia nas 11 sub-imagens, alterando-se apenas os valores dos limiares, os quais diferem para cada imagem. Para a elaboração da rotina, inicialmente, com base no tipo de alvo presente na imagem (i.e., rodovias), foram selecionados os operadores e elementos estruturantes morfológicos mais adequados para serem utilizados no processo de detecção. / Abstract: The present work intends to develop a road detection method in high resolution digital imagery based on the Mathematical Morphology theory (MM). The choice of MM has as a main reason the use of morphologic operators as an alternative method for road detection seeking to contribute for the Cartography area, because this is an excellent nonlinear tool that efficiently solves problems of information extraction through the analysis of geometric structures in the target contained in the digital images. The study area corresponds to a panchromatic image containing a passage of the Raposo Tavares Road, located in Presidente Prudente (SP), being acquired by the high resolution satellite Quickbird with 0,60 m spatial resolution. For the road tracks detection it was developed a routine based in morphologic operators and structuring elements contained in SDC Morphology Toolbox, which turns in software Matlab. Due to the deficiency of Matlab in processing images with great dimension it was necessary to cut out the area tests in 11 sub-images. This way, the morphologic routine had to be able to detect features of the type road in the 11 sub-images, just losing temper the thresholds values, which differ for each image. For the routine elaboration, initially, basing in the type of present target in the image (i.e., roads), the most appropriated morphologic operators and structuring elements were selected to use in the detection process. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-25Bitstream added on 2014-06-13T19:06:11Z : No. of bitstreams: 1 boschi_ls_dr_prud.pdf: 3170628 bytes, checksum: e8c33fe726b1f0ca366ff51cc7177d42 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As plantas aquáticas têm um papel fundamental no equilíbrio dos ambientes aquáticos e importância crucial no fornecimento de alimento e refúgio para animais. Porém, seu crescimento desequilibrado pode obstruir canais, represas e reservatórios e reduzir a disponibilidade de água para uso humano. No que se refere a plantas aquáticas submersas, a utilização de medidas de controle torna-se mais complexa, face à dificuldade em mapear e quantificar volumetricamente as áreas de infestação. Nessas situações, considera-se que a combinação de dados georreferenciados oriundos de sensores baseados tanto na energia eletromagnética do espectro óptico, como em sinais acústicos, possibilite o mapeamento e mensuração dessas áreas, auxiliando na elaboração de propostas de manejo sustentáveis para esse tipo de vegetação aquática. Assim, o presente trabalho prevê a utilização integrada de dados ópticos e acústicos, para estimar o biovolume de plantas aquáticas submersas. As análises foram conduzidas a partir de dados obtidos em três levantamentos ecobatimétricos e espectrorradiométricos (abril de 2010, novembro de 2010 e janeiro de 2011) realizados em uma área de estudos localizada no Rio Paraná, caracterizada pela dificuldade de navegação, e para a qual foi adquirida a imagem World View-2 em dezembro de 2010. A correlação entre biovolume de plantas aquáticas submersas e valores de brilho registrados em bandas do espectro óptico visível da imagem World View-2 foi menor que 60%, inviabilizando a utilização dos dados espectrais para espacialização do biovolume... / Aquatic plants are fundamental for the balance of opened aquatic environments and crucial in providing food and shelter for animals. However, its unbalanced growing can clog channels, dams and reservoirs, reducing water availability for human use. In the case of submerged aquatic vegetation, the use of control actions becomes more complex due to the difficulty in mapping and volumetrically quantifying the areas of infestation. In these situations, it is considered that georeferenced data – originated both in sensors based on electromagnetic energy of the optical spectrum and acoustic signals – allow the mapping and measuring of these areas, helping to create proposals for the sustainable management of this type of aquatic vegetation. This work uses optical and acoustic data integration method for estimating the biovolume of submerged aquatic vegetation and performing the biovolume mapping. The analysis was performed by using data from three hydroacoustic and spectroradiometer surveys – April 2010, November 2010, and January 2011 – carried out in a test area located in the Paraná River, characterized by the difficulty of navigation. A World View-2 image of this area was acquired in December 2010 to be used in this work. The correlation between the biovolume of submerged aquatic vegetation and brightness values recorded in the visible optical spectrum bands was less than 60%, precluding the use of spectral data for spatial distribution of biovolume through the adjustment of a regression... (Complete abstract click electronic access below)

Desastres naturais sempre fizeram parte da vida dos seres humanos, porém nos últimos anos devido ao crescimento dos grandes centros urbanos, da dificuldade de aplicação e cumprimento de políticas de preservação ambiental e de alterações climáticas crescentes, as catástrofes naturais estão se tornando comuns, e no caso particular deste estudo os danos causados por cheias têm afetado as populações próximas aos leitos hídricos, causando prejuízos materiais, mortes, desaparecimentos, flagelados e desalojados. Para se conhecer melhor o comportamento destes eventos extremos e aumentar a segurança evitando com isto a perda de vidas e minimizando o prejuízo econômico que advém destes desastres, se faz necessário um estudo das possíveis áreas afetadas identificando os locais de risco e quantificando a criticidade de um evento de grande magnitude. Com base em estudos de eventos anteriores, como os registros de grandes enchentes, e utilizando técnicas modernas de posicionamento por GPS (Global Positioning System), processamento digital de imagens geradas por satélites e representação temática do nivelamento geométrico destas cheias, pode-se reproduzir em modelos estes eventos e quantificá-los com uma boa precisão de seus efeitos nos dias atuais. A simulação destes eventos extremos em um modelo de base confiável que, disponibilizado à defesa civil, traz um conhecimento prévio dos possíveis efeitos de uma ocorrência deste tipo, onde poderão ser planejadas rotas de fugas e ações mitigadoras, minimizando perdas de vidas e grandes prejuízos econômicos. Os mesmos modelos servem também de ferramenta de análise de impacto e planejamentos para melhoria do plano diretor de desenvolvimento social, econômico, ambiental e pesquisas na área acadêmica. Os modelos apresentados contemplam apenas uma pequena parte das possibilidades que um trabalho como este viabiliza na área da pesquisa. Os mapas temáticos com as curvas de nível, médias das enchentes registradas, área destinada à preservação ambiental da orla do rio e o mapa das regiões onde o evento extremo de 41 atingiu, ficam disponibilizados para livre utilização. / Natural disasters have always been part of the human lives, but in recent years due to growth of large urban centers, the difficulty of implementation and compliance of environmental preservation policies and increasing climate change, natural disasters are becoming common, and in the particular case of this study the damage caused by floods have affected populations beds near the water resources, causing material damage, deaths, disappearances, flagellates and homeless. To better understand the behavior of these extreme events and increase safety avoiding the lives loss and minimizing the economic losses that arise from these disasters, it is necessary to study the possible affected areas identifying the risk sites and quantifying the criticality of an event of great magnitude. Based on studies of past events, as the records of large floods, and using modern techniques of GPS positioning, digital image processing generated by satellites and thematic representation of capping geometry of these floods, we can play in these models events and quantify them with a good accuracy of its effects today. The simulation of these extreme events in a confident base model that available to bring the civil defense prior knowledge of the possible effects of an event this kind, which may be planned escape routes and mitigating actions minimizing loss of life and large economic losses. The same models also serve as analysis impact tool and planning for improvement of the master plan for social development, economic, environmental and research in the academic area. The models presented cover only a small part of the possibility that a work like this enables on research area. Thematic maps with contour lines, medium flood recorded, for environmental conservation area bordering the river and the map of the regions where the extreme event of 41 hit, are available for free use.

Desastres naturais sempre fizeram parte da vida dos seres humanos, porém nos últimos anos devido ao crescimento dos grandes centros urbanos, da dificuldade de aplicação e cumprimento de políticas de preservação ambiental e de alterações climáticas crescentes, as catástrofes naturais estão se tornando comuns, e no caso particular deste estudo os danos causados por cheias têm afetado as populações próximas aos leitos hídricos, causando prejuízos materiais, mortes, desaparecimentos, flagelados e desalojados. Para se conhecer melhor o comportamento destes eventos extremos e aumentar a segurança evitando com isto a perda de vidas e minimizando o prejuízo econômico que advém destes desastres, se faz necessário um estudo das possíveis áreas afetadas identificando os locais de risco e quantificando a criticidade de um evento de grande magnitude. Com base em estudos de eventos anteriores, como os registros de grandes enchentes, e utilizando técnicas modernas de posicionamento por GPS (Global Positioning System), processamento digital de imagens geradas por satélites e representação temática do nivelamento geométrico destas cheias, pode-se reproduzir em modelos estes eventos e quantificá-los com uma boa precisão de seus efeitos nos dias atuais. A simulação destes eventos extremos em um modelo de base confiável que, disponibilizado à defesa civil, traz um conhecimento prévio dos possíveis efeitos de uma ocorrência deste tipo, onde poderão ser planejadas rotas de fugas e ações mitigadoras, minimizando perdas de vidas e grandes prejuízos econômicos. Os mesmos modelos servem também de ferramenta de análise de impacto e planejamentos para melhoria do plano diretor de desenvolvimento social, econômico, ambiental e pesquisas na área acadêmica. Os modelos apresentados contemplam apenas uma pequena parte das possibilidades que um trabalho como este viabiliza na área da pesquisa. Os mapas temáticos com as curvas de nível, médias das enchentes registradas, área destinada à preservação ambiental da orla do rio e o mapa das regiões onde o evento extremo de 41 atingiu, ficam disponibilizados para livre utilização. / Natural disasters have always been part of the human lives, but in recent years due to growth of large urban centers, the difficulty of implementation and compliance of environmental preservation policies and increasing climate change, natural disasters are becoming common, and in the particular case of this study the damage caused by floods have affected populations beds near the water resources, causing material damage, deaths, disappearances, flagellates and homeless. To better understand the behavior of these extreme events and increase safety avoiding the lives loss and minimizing the economic losses that arise from these disasters, it is necessary to study the possible affected areas identifying the risk sites and quantifying the criticality of an event of great magnitude. Based on studies of past events, as the records of large floods, and using modern techniques of GPS positioning, digital image processing generated by satellites and thematic representation of capping geometry of these floods, we can play in these models events and quantify them with a good accuracy of its effects today. The simulation of these extreme events in a confident base model that available to bring the civil defense prior knowledge of the possible effects of an event this kind, which may be planned escape routes and mitigating actions minimizing loss of life and large economic losses. The same models also serve as analysis impact tool and planning for improvement of the master plan for social development, economic, environmental and research in the academic area. The models presented cover only a small part of the possibility that a work like this enables on research area. Thematic maps with contour lines, medium flood recorded, for environmental conservation area bordering the river and the map of the regions where the extreme event of 41 hit, are available for free use.

Orientador: Maria de Lourdes Bueno Trindade Galo / Banca: João Fernando Custódio da Silva / Banca: Nilton Nobuhiro Imai / Banca: Cláudio Clemente Faria Barbosa / Resumo: As plantas aquáticas têm um papel fundamental no equilíbrio dos ambientes aquáticos e importância crucial no fornecimento de alimento e refúgio para animais. Porém, seu crescimento desequilibrado pode obstruir canais, represas e reservatórios e reduzir a disponibilidade de água para uso humano. No que se refere a plantas aquáticas submersas, a utilização de medidas de controle torna-se mais complexa, face à dificuldade em mapear e quantificar volumetricamente as áreas de infestação. Nessas situações, considera-se que a combinação de dados georreferenciados oriundos de sensores baseados tanto na energia eletromagnética do espectro óptico, como em sinais acústicos, possibilite o mapeamento e mensuração dessas áreas, auxiliando na elaboração de propostas de manejo sustentáveis para esse tipo de vegetação aquática. Assim, o presente trabalho prevê a utilização integrada de dados ópticos e acústicos, para estimar o biovolume de plantas aquáticas submersas. As análises foram conduzidas a partir de dados obtidos em três levantamentos ecobatimétricos e espectrorradiométricos (abril de 2010, novembro de 2010 e janeiro de 2011) realizados em uma área de estudos localizada no Rio Paraná, caracterizada pela dificuldade de navegação, e para a qual foi adquirida a imagem World View-2 em dezembro de 2010. A correlação entre biovolume de plantas aquáticas submersas e valores de brilho registrados em bandas do espectro óptico visível da imagem World View-2 foi menor que 60%, inviabilizando a utilização dos dados espectrais para espacialização do biovolume... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Aquatic plants are fundamental for the balance of opened aquatic environments and crucial in providing food and shelter for animals. However, its unbalanced growing can clog channels, dams and reservoirs, reducing water availability for human use. In the case of submerged aquatic vegetation, the use of control actions becomes more complex due to the difficulty in mapping and volumetrically quantifying the areas of infestation. In these situations, it is considered that georeferenced data - originated both in sensors based on electromagnetic energy of the optical spectrum and acoustic signals - allow the mapping and measuring of these areas, helping to create proposals for the sustainable management of this type of aquatic vegetation. This work uses optical and acoustic data integration method for estimating the biovolume of submerged aquatic vegetation and performing the biovolume mapping. The analysis was performed by using data from three hydroacoustic and spectroradiometer surveys - April 2010, November 2010, and January 2011 - carried out in a test area located in the Paraná River, characterized by the difficulty of navigation. A World View-2 image of this area was acquired in December 2010 to be used in this work. The correlation between the biovolume of submerged aquatic vegetation and brightness values recorded in the visible optical spectrum bands was less than 60%, precluding the use of spectral data for spatial distribution of biovolume through the adjustment of a regression... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Desastres naturais sempre fizeram parte da vida dos seres humanos, porém nos últimos anos devido ao crescimento dos grandes centros urbanos, da dificuldade de aplicação e cumprimento de políticas de preservação ambiental e de alterações climáticas crescentes, as catástrofes naturais estão se tornando comuns, e no caso particular deste estudo os danos causados por cheias têm afetado as populações próximas aos leitos hídricos, causando prejuízos materiais, mortes, desaparecimentos, flagelados e desalojados. Para se conhecer melhor o comportamento destes eventos extremos e aumentar a segurança evitando com isto a perda de vidas e minimizando o prejuízo econômico que advém destes desastres, se faz necessário um estudo das possíveis áreas afetadas identificando os locais de risco e quantificando a criticidade de um evento de grande magnitude. Com base em estudos de eventos anteriores, como os registros de grandes enchentes, e utilizando técnicas modernas de posicionamento por GPS (Global Positioning System), processamento digital de imagens geradas por satélites e representação temática do nivelamento geométrico destas cheias, pode-se reproduzir em modelos estes eventos e quantificá-los com uma boa precisão de seus efeitos nos dias atuais. A simulação destes eventos extremos em um modelo de base confiável que, disponibilizado à defesa civil, traz um conhecimento prévio dos possíveis efeitos de uma ocorrência deste tipo, onde poderão ser planejadas rotas de fugas e ações mitigadoras, minimizando perdas de vidas e grandes prejuízos econômicos. Os mesmos modelos servem também de ferramenta de análise de impacto e planejamentos para melhoria do plano diretor de desenvolvimento social, econômico, ambiental e pesquisas na área acadêmica. Os modelos apresentados contemplam apenas uma pequena parte das possibilidades que um trabalho como este viabiliza na área da pesquisa. Os mapas temáticos com as curvas de nível, médias das enchentes registradas, área destinada à preservação ambiental da orla do rio e o mapa das regiões onde o evento extremo de 41 atingiu, ficam disponibilizados para livre utilização. / Natural disasters have always been part of the human lives, but in recent years due to growth of large urban centers, the difficulty of implementation and compliance of environmental preservation policies and increasing climate change, natural disasters are becoming common, and in the particular case of this study the damage caused by floods have affected populations beds near the water resources, causing material damage, deaths, disappearances, flagellates and homeless. To better understand the behavior of these extreme events and increase safety avoiding the lives loss and minimizing the economic losses that arise from these disasters, it is necessary to study the possible affected areas identifying the risk sites and quantifying the criticality of an event of great magnitude. Based on studies of past events, as the records of large floods, and using modern techniques of GPS positioning, digital image processing generated by satellites and thematic representation of capping geometry of these floods, we can play in these models events and quantify them with a good accuracy of its effects today. The simulation of these extreme events in a confident base model that available to bring the civil defense prior knowledge of the possible effects of an event this kind, which may be planned escape routes and mitigating actions minimizing loss of life and large economic losses. The same models also serve as analysis impact tool and planning for improvement of the master plan for social development, economic, environmental and research in the academic area. The models presented cover only a small part of the possibility that a work like this enables on research area. Thematic maps with contour lines, medium flood recorded, for environmental conservation area bordering the river and the map of the regions where the extreme event of 41 hit, are available for free use.

Ce travail de thèse vise à mettre en place un système d’extraction de réseau routier en milieu urbain à partir d’image satellite à très haute résolution. Dans ce contexte, nous avons proposé deux méthodes de localisation de routes. La première approche est fondée sur la procédure de conversion de l’image vers un format vectoriel. L’originalité de cette approche réside dans l’utilisation d’une méthode géométrique pour assurer le passage vers une représentation vectorielle de l’image d’origine et la mise en place d’un formalisme logique fondé sur un ensemble de critères perceptifs permettant le filtrage de l’information inutile et l’extraction des structures linéaires. Dans la deuxième approche, nous avons proposé un algorithme fondé sur la théorie des ondelettes, il met particulièrement en évidence les deux volets multi-résolution et multi-direction. Nous proposons donc une approche de localisation des routes mettant en jeux l'information fréquentielle multi directionnelle issue de la transformée en ondelette Log-Gabor. Dans l’étape de localisation, nous avons présenté deux détecteurs de routes qui exploitent l’information radiométrique, géométrique et fréquentielle. Cependant, ces informations ne permettent pas un résultat exact et précis. Pour remédier à ce problème, un algorithme de suivi s’avère nécessaire. Nous proposons la reconstruction de réseaux routiers par des courbes NURBS. Cette approche est basée sur un ensemble de points de repères identifiés dans la phase de localisation. Elle propose un nouveau concept, que nous avons désigné par NURBSC, basé sur les contraintes géométriques des formes à approximer. Nous connectons les segments de route identifiés afin d’obtenir des tracés continus propres aux routes. / The aim of this thesis is to establish a road network extraction system in urban areas from very high resolution satellite images. In this context, we proposed two approaches to locate roads. The first one is based on the process of converting the image into a vector form. The originality of this approach lies in the use of a geometric method to ensure the shift into a vector representation of the original image and the establishment of a logical formalism based on a set of perceptual criteria. It allows the filtering of unnecessary information and extracting linear structures. In the second approach, we proposed an algorithm based on the wavelet theory, it particularly highlights the two axis multi-resolution and multi-direction. Thus, we introduce a road localization approach, which manage the frequency multidirectional data resulting from the transform using the Log-Gabor wavelet. In the localization step, we presented two road detectors, which are capable of exploiting the radiometric, geometric and frequency data. However, this data cannot allow accurate and precise results. To overcome this drawback, a tracking algorithm is needed. We propose the reconstruction of road networks by NURBS curves. This approach is based on a landmark set of points identified in the localization phase and presents a new concept, noted by NURBSC. NURBSC is based on the geometrical constraints of shapes to be approximated. We connect road segments identified in order to obtain continuous road network.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第21801号 / 農博第2314号 / 新制||農||1065(附属図書館) / 学位論文||H31||N5173(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科森林科学専攻 / (主査)教授 神﨑 護, 教授 北島 薫, 教授 大澤 晃 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM