As imagens de sensores termais (8 – 12 μm) apresentam uma grande importância para os estudos ambientais. O produto de emissividade (produto AST05) do sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) vem sendo usado em vários destes estudos. Entretanto, em regiões de atmosfera úmida este produto tem apresentado problemas, como erros na estimativa da emissividade e grande quantidade de ruído periódico. Estudos concluíram que estes problemas estão associados principalmente ao processo de correção atmosférica, o qual tem se mostrado inadequado nestas regiões. Este trabalho apresenta um estudo a respeito da qualidade do produto AST05 e uma alternativa ao atual processo de correção atmosférica destes dados, através da utilização de perfis atmosféricos (radiossondagem) coletados próximos ao local e momento do imageamento para reduzir erros gerados pela interferência atmosférica. Apresenta também um estudo referente ao ruído periódico e como ele pode ser minimizado no domínio da frequência, através dos filtros notch. Os resultados demostraram que a utilização de perfis atmosféricos de radiossondas pode melhorar a qualidade das imagens de emissividade, em comparação ao produto AST05 e que o ruído periódico remanescente pode ser minimizado no processo de filtragem, produzindo imagens mais nítidas e com dados de emissividade de maior acurácia. / Thermal images (8-12 μm) held great importance for environmental studies. The emissivity product AST05 from sensor Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) has been used in several studies. However, in humid atmosphere areas this product has presented problems, such as errors in emissivity data and periodic noise. Studies have found that these problems are mainly associated to atmospheric correction process, which has proved inadequate in these regions. This work presents a study about the quality of AST05 product and also an alternative to the data correction process, using atmospheric profiles (radiosonde) near the place and time of imaging to perform the reduction of atmospheric interference. It also presents a study regarding the periodic noise and how it can be reduced in frequency domain, using notch filters. Results showed that the atmospheric correction process can be improved and the quality of the restored imagens compared to AST05 product is better. Remaining periodic noise can be minimized in the filtering process, producing sharper images and accurate data emissivity.

A travessia antártica chileno-brasileira entre Patriot Hills (80º18’S, 81º21’W) e o Polo Sul geográfico, ocorrida no verão de 2004–2005 coletou cinco testemunhos de gelo que tiveram suas camadas mais superficiais analisadas por cromatografia iônica e por espectrometria de massa. Cada uma dessas técnicas determinou os íons Na+, K+, Mg2+, Ca2+, MS-, Cl-, NO3- e SO42- e a razão isotópica δD, respectivamente. Visando interpretar a variabilidade desses parâmetros ao longo do transecto e, também, durante o período abrangido por cada amostra, os testemunhos de gelo foram datados (utilizando a contagem anual de camadas de neve e firn dos parâmetros Na+, nssSO42- e δD) e, na sequência, a taxa média de acumulação anual de neve foi determinada para cada sítio onde os testemunhos de gelo foram coletados. Os aerossóis do sal marinho foram identificados a partir dos registros de Na+ e, nos três sítios mais próximos à costa foram, ainda, registradas deposições de aerossóis provenientes da formação de gelo marinho. Já as espécies ácidas produzidas na troposfera a partir de reações com spray marinho foram as espécies predominantes nos sítios mais continentais. A contribuição biogênica (expressa pelo registro de MS-), assim como, os registros de NO3- responderam a processos pós-deposicionais, de natureza tanto física como química. / Five ice cores collected during the 2004–2005 Chilean-Brazilian Antarctic traverse, from Patriot Hills (80º18’S, 81º21’W) to the South Pole, had their uppermost layers chemically analyzed. The ion chromatography technique measured Na+, K+, Mg2+, Ca2+, MS-, Cl-, NO3- and SO42- concentrations. The mass spectrometry measured δD ratios. In order to interpret the spatial and the temporal variability of these parameters, this work dated the ice cores by counting the annual layers, using Na+, nssSO42- and δD profiles. Then it determined the net mean accumulation rates for each sampling site. The Na+ registers identified sea salt aerosols and sea ice aerosols only for the three sites located closer to the cost. The acid species produced on troposphere by reactions with sea spray predominated at the most inland sites. The biogenic contributions (expressed by MS- registers) as the NO3- concentrations responded to both physical and chemical post depositional processes.

CASTELO BRANCO, M. P. de N. Análise dos sistemas deposicionais e dinâmica costeira do município de Aquiraz, Estado do Ceará, com auxílio de imagens de sensoriamento remoto. 2003, 235 f. Tese (doutorado em Geoprocessamento de Dados Geológicos e Análise Ambiental) - Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília, 2003. / Submitted by Nadsa Cid (nadsa@ufc.br) on 2015-04-27T20:29:19Z No. of bitstreams: 1 2003_tese_mpdencbranco.pdf: 11884474 bytes, checksum: 3d95a93df80f968cc7812fede9f82e8a (MD5) / Approved for entry into archive by Nadsa Cid(nadsa@ufc.br) on 2015-04-27T20:29:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2003_tese_mpdencbranco.pdf: 11884474 bytes, checksum: 3d95a93df80f968cc7812fede9f82e8a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-27T20:29:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2003_tese_mpdencbranco.pdf: 11884474 bytes, checksum: 3d95a93df80f968cc7812fede9f82e8a (MD5) Previous issue date: 2003 / The coastal area of the Ceará State, Brazil is locally represented by a natural landscape constituted by scarps developed in the Plio-Pleistocenic Barreiras Formation sediments and for extensive sandy deposits of eolian origin. The Barreiras Formation sediments due to lithologic variations, grain size and form, sedimentary structures and interfingering of facies were classified in three classes. The first class refers to the cyclical deposition of the sedimentary F1 and F2 facies described in the section of the profile PA8 in the District of Aquiraz. The F1 facies is characterized by the predominance of quartz pebbles in relation to sandy-clay matrix (orthoconglomerated) associated to channel and cut and fill sedimentary structures. In the F2 facies the matrix overcome in relation to the clasts, and the rock is classified as a diamictite. These coarse rocks facies and related structures are verified in the proximal segment alluvial fans, with alternations of droughts and humid climatic conditions. The second facies class includes the sandy-clay outcrops, of reddish color, massive aspect, with the presence of dispersed quartz grains (diameter > 3 mm) in the rock body. The sedimentation interpretation is related to intermediate portion of alluvial fans. The third class corresponds to the sandy-clay deposits of yellow reddish color and massive aspect that outcrops in plateau surface and in the majority of the cliffs in the districts of Beberibe, Aracati and Icapuí. The deposition was controlled by debris flow currents in semiarid conditions, and is interpreted as distal of the alluvial fans. The Barreiras Formation outcrop along the eastern coast of Ceará State are conditioned by the reactivation of tectonic structures in a neotectonic event. The quaternary sedimentation in the coastal plain of the District of Aquiraz is characterized by beach and aeolian deposits. Aeolian sandy dunes, show varied forms and are classified in active, partially active and inactive, in agreement with their morphologies and vegetable index covering. The cell of the beach face of the point of Iguape is characterized by the presence of extensive field of inactive parabolic dunes. In the cell of the foreshore beach there are a variety of dune types originated by reactivations of tectonic structures and by the processes of sedimentary by passing over the point of Iguape. The face of beach in the coast of Aquiraz is characterized by the dissipative stage (Barro Preto e Batoque beaches) and intermediate stage (Presidio, Prainha and Porto of the Dunes beaches). The amount of sediments involved in the costal dynamics reveals larger values for the areas situated in the beach face of the Iguape rocky point and smaller for the foreshore beach. The images interpretation of remote sensing allowed to discover submerged features in the delta of the Jaguaribe river and along the coastal plain of the District of Icapuí. The tax of migration of the active field dunes positioned in the margin of the Catú lake was calculated starting from the overlapping of aerial photography digitalized and images of the Ikonos - II satellite. The assessment of the variation of the line coast in the district of Aquiraz reveals that the area has been submitted to a small elevation of the relative level of the sea along the 36 last years. By this way the use of satellite images in the coastal researches becomes a tool of vital importance in the process of recognition of the physical processes involved in the coastal dynamics. / A zona costeira cearense é marcada por uma paisagem natural constituída por falésias moldadas em sedimentos plio-plestocênicos da Formação Barreiras e por extensos depósitos arenosos de origem eólica, que formam os campos de dunas. Os sedimentos da Formação Barreiras, em função das variações litológicas, tonalidades, estruturas sedimentares e inter-relações das fácies, foram agrupados em três classes faciológicas. A primeira classe caracteriza-se pelas intercalações das fácies F1 e F2, descritas no perfil PA8 do município de Aquiraz. A fácies F1 é marcada pelo predomínio de seixos de quartzo em relação à matriz areno-argilosa (conglomerado ortoquartzítico) e estruturas de corte e preenchimento de canais. Na fácies F2, os seixos de quartzo tornam-se escassos e distribuem-se aleatoriamente na matriz areno-argilosa, classificando a rocha como lamito conglomerático ou diamictito. A interpretação dessas rochas permitiu enquadrá-las como testemunho de uma sedimentação típica de leques aluviais, segmento proximal, regida por períodos secos e úmidos. A segunda classe de fácies engloba as exposições arenoargilosa, de coloração avermelhada, aspecto maciço, com presença de grânulos de quartzo dispersos no arcabouço da rocha. Sua interpretação foi relacionada à sedimentação da porção intermediária dos leques aluviais. A terceira classe corresponde aos depósitos areno-argilosos de coloração avermelhada e aspecto maciço que afloram no topo das seqüências plio-pleistocênicas das falésias dos municípios de Beberibe, Aracati e Icapuí. Sua deposição ocorreu por meio de correntes de fluxo em condições de clima semi-árido, interpretado como testemunhos da sedimentação distal dos leques aluviais. As exposições da Formação Barreiras ao longo do litoral leste cearense foram condicionadas às estruturas tectônicas pretéritas. A sedimentação quaternária na planície costeira do município de Aquiraz encontra-se representada por feições eólicas e praiais. As feições arenosas eólicas, de acordo com sua morfologias e o índice de cobertura vegetal, foram classificadas em ativas, parcialmente ativas e inativas, e apresentam formas variadas. A célula à barlamar do pontal do Iguape caracteriza-se pela presença de extenso campo de dunas inativas de forma parabólica. A célula à sotamar abriga formas variadas originadas em função de reativações de estruturas tectônicas pretéritas e pelo processo de by passsing sedimentar por sobre a Ponta do Iguape. A face de praia do litoral de Aquiraz caracteriza-se pelos estádios dissipativo (praias do Barro Preto e Batoque) e intermediário (praias do Presídio, Prainha e Porto das Dunas). Os volumes dos sedimentos envolvidos na dinâmica praial revelam valores maiores para os pontos situados à barlamar do pontal rochoso do Iguape e menores para os situados à sotamar. As interpretações de imagens de sensoriamento remoto permitiram averiguar feições submersas na desembocadura do rio Jaguaribe e ao largo da planície costeira do município de Icapuí. A taxa de migração do campo de dunas ativas posicionadas à margem da lagoa do Catú foi calculada a partir de sobreposições de fotografias aéreas digitalizadas e imagens do satélite Ikonos – II. A estimativa da variação da linha de costa do município de Aquiraz revela que a área, ao longo de 36 anos, vem sendo submetida a uma sutil elevação. Dessa maneira, o uso de imagens de satélite nas pesquisas litorâneas torna-se uma ferramenta de vital importância no processo de reconhecimento dos processos físicos envolvidos na dinâmica costeira.

O monitoramento e a previsão de safras agrícolas são fundamentais para a economia de um país ou região, pois a partir dos dados gerados é possível obter informações a respeito da oferta de produtos no mercado, sendo estas informações necessárias, tanto na definição de preços, quanto nas políticas públicas de estoque. Com base na necessidade de fornecer dados objetivos, complementando os dados divulgados pelos órgãos oficiais responsáveis, este trabalho teve por objetivo avaliar o uso das imagens fração geradas a partir da aplicação do modelo linear de mistura espectral para classificação automática da área cultivada com arroz irrigado no Estado do Rio Grande do Sul, levando em conta o comportamento temporal desta cultura. A área utilizada para a realização deste estudo compreende a região orizícola do Estado. Para isso, foram utilizadas imagens do sensor EOS-MODIS, produto MOD13, índice de vegetação (NDVI – Normalized Difference Vegetation Índex), com resolução espacial de 250 m, e correspondente ao período do ciclo da cultura de arroz irrigado no Estado do Rio Grande do Sul, (de novembro de 2005 a abril de 2006). Estas imagens foram integradas a um banco de dados georreferenciados utilizando o aplicativo Spring versão 4.3.3. Para isto, foi necessária a utilização do aplicativo ConvGeotiff, para a conversão da imagem MODIS que é disponibilizada em 16 bits, para 8 bits, Após, foi feita a segmentação da imagem e classificação, adotando o algorítimo ISODATA, para o cálculo da área cultivada com arroz irrigado. Para implementar o modelo linear de mistura espectral e gerar as imagens fração foram utilizadas as bandas do vermelho, do infravermelho próximo e do infravermelho médio, contidas no produto MOD13. A avaliação da qualidade dos resultados da classificação das áreas cultivadas com arroz irrigado no Estado e a eliminação das confusões com áreas úmidas não relacionadas ao cultivo de arroz geradas pelo algoritimo de classificação automática, foi feita através da comparação com o mapeamento feito com imagens Landsat, para o mesmo ano safra 2005/2006. Dada a natureza do produto MODIS, problemas com a nebulosidade não constituíram limitação à geração de um mapa para todo o Estado. Verificou-se que a melhor data para a classificação automática das áreas de arroz irrigado é o momento de entrada de água na lavoura. A área estimada com arroz irrigado no Rio Grande do Sul, através das imagens MODIS aproxima-se dos dados oficiais, sendo, portanto, possível a adoção desta metodologia como mais uma ferramenta para auxiliar em programas de previsão e monitoramento de safras agrícolas, complementando os métodos convencionais utilizados atualmente na previsão de safras no Brasil. O método proposto é rápido, de fácil implementação e tanto as imagens adotadas quanto o software utilizado são gratuitos, resultando em custo reduzido. / Monitoring and forecasting crops is fundamental for the economy of a country or region, since having such data enables the obtaining of information on the offer of products in the market. Such information is necessary for the definition of prices, as well as for the definition of stockpiling public policies. Based on the necessity of supplying objective data which may complement the data published by the official departments in charge of this task, this works aims at evaluating the use of fraction images generated by the application of linear spectral mixture model for the automatic classification of the cultivated area of irrigated rice in Rio Grande do Sul State, taking into account the temporal behavior of such culture. The area in which this study was performed comprises the riziculture region of the State. To achieve the data, the images used were captured by the sensor EOS-MODIS, product MOD13, vegetation index (NDVI – Normalized Difference Vegetation Index) with spatial resolution of 250m, corresponding to the period of the irrigated rice culture cycle in Rio Grande do Sul (from November, 2005 to April, 2006). These images were integrated to a georeferenced database using the software Spring, version 4.3.3. It was necessary to use the software ConvGeottif to convert the MODIS image, which is available at 16 bits, to 8 bits. After this, the image was segmented and classified, using the ISODATA algorithm for the calculation of the irrigated rice cultivated area. In order to implement the linear spectral mixture model and to generate the fraction images, the bands of red, near-infrared and mid-wavelength infrared from the MOD13 product were used. The quality of the classification results for the irrigated rice cultivated areas in the State and the elimination of the confusion with humid areas not related to rice cultivation generated by the automatic classification algorithm were carried out by means of a comparison of the mapping carried out with Landsat images for the same crop year 2005/2006. Due to the nature of MODIS, problems with nebulosity did not constitute a limitation for the generation of a map for the whole state. It was noticed that the best date for the automatic classification of irrigated rice areas is the beginning of water entrance in the fields. The estimated area of irrigated rice in Rio Grande do Sul obtained by the MODIS images is close to the official data, thus being possible to adopt such methodology as an additional tool to help programs for monitoring and forecasting crops, complementing the conventional methods used nowadays to forecast crops in Brazil. The method proposed is fast, easily implemented and the images used, as well as the software, are free, resulting in low costs for the work.

A alta resolução espacial, incorporada aos novos sensores remotos imageadores, apresenta um cenário que promove uma captura excessiva das variações espectrais das classes, funcionando mais como ruído e aumentando desnecessariamente a variância interna das classes. Estas características geram prejuízos no processo de classificação, pois aumentam o erro de Bayes e conseqüentemente pioram a acurácia da classificação. Por isso, a necessidade de abandonar o pixel como unidade de classificação e passar adotar regiões obtidas por segmentação prévia da imagem. Buscando introduzir no processo de classificação variáveis que pudessem se adequar a essas novas características, o presente estudo propõe-se investigar a utilização de atributos de forma e textura em adição aos atributos espectrais. Para poder avaliar a eficácia de cada atributo no processo de classificação, será utilizado um algoritmo de classificação em múltiplos estágios e entre os possíveis critérios de separabilidade será utilizada a distância de Bhattacharrya. A aplicação do algoritmo proposto foi testado sobre os dados imagem do sistema Quickbird e a implementação em ambiente Matlab. / High spatial resolution image data are becoming increasingly available to the users community. The obvious advantages introduced by high resolution data also pose some new challenges. Chief among them is the problem of digital image classification. The traditional pixel based classification procedures frequently yield poor results when applied to high spatial resolution image data. The small ground pixel size frequently captures an unnecessary high level of detail resulting in large class-variances which increase the confusion among classes. In this context, it is normally more convenient to replace individual pixels by image segments, also known as objects, as individuals to be labeled according with the existing classes. One of the main advantages of employing smaller pixels is the ability of capturing spatial information such as shape and texture which may be conveniently added to the spectral data to increase the accuracy in the resulting thematic map. In this study, it is investigated the combined use of spectral and spatial attributes in a classifier. As the data dimensionality may increase substantially due to the larger amount of data used, a feature extraction process are used in the classification procedure, rather than the original spectral and spatial data themselves. A binary decision tree classifier is used in this study to label every image segment. In a binary tree, only two classes are considered at a time on every node. The feature extraction procedure has to optimize the distance between a pair of classes. In this study, the criterion used to define the linear transformation for feature extraction is the Bhattacharyya distance. The proposed methodology is tested using high spatial resolution image data acquired by the sensor system Quickbird. Results are presented and commented.

Com o cômputo dos componentes do balanço de radiação, obtém-se o saldo de radiação (Rn), ou seja, a energia restante na superfície que é utilizada principalmente nos processos de evapotranspiração, aquecimento do ar e do solo. Dada a importância deste tópico de pesquisa, o objetivo geral deste estudo foi calcular o saldo de radiação à superfície usando imagens do sensor ASTER, a bordo do satélite TERRA. A região de estudo abrangeu duas áreas teste no Rio Grande do Sul, representadas pela área de abrangência de duas imagens do sensor ASTER, complementados com dados de estações meteorológicas automáticas (Eldorado do Sul e Bento Gonçalves). Os resultados mostram que os valores de saldo de radiação, assim como seus componentes, obtidos através das imagens ASTER, apresentam magnitude compatível com os valores esperados para as condições das regiões analisadas. Sobre a superfície d’água é observada o maior saldo de radiação e o menor valor observado foi sobre solo exposto. A área coberta com vegetação apresenta valores intermediários de saldo de radiação. A informação gerada mostra a distribuição espacial do saldo de radiação, o que é um avanço em relação à obtenção deste elemento em condições experimentais. / With the computation of the components of the balance of radiation, is obtained the net radiation, in other words, the remaining energy in the surface that is used principally in the processes of evapotranspiration, heating of the air and of the soil. When the importance of this topic of inquiry was attached, the general objective of this study calculated the net radiation to the surface using images of the sensor ASTER, on board of satellite TERRA. The region of study included two areas test in Rio Grande do Sul, represented by the area of range of two images of the sensor ASTER, complemented with data of meteorological automatic stations (Eldorado do Sul and Bento Gonçalves). The results show that the values of net radiation, as well as his components obtained through the ASTER images, present compatible magnitude with the values waited for the conditions of the analysed regions. On the water surface is observed the biggest net radiation and the least observed value is on soil bare. The area covered with vegetation presents intermediary values of net radiation. The produced information shows the space distribution of the net of radiation, which is an advancement regarding getting this element in experimental conditions.

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos associados a El Niño e La Niña sobre o crescimento e desenvolvimento da cobertura vegetal e sua evolução temporal no Estado do Rio Grande do Sul, utilizando imagens do satélite NOAA. Foram utilizados dados mensais de precipitação pluvial e imagens de Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), no período de julho de 1981 a junho de 2000, sendo as análises feitas para todo o Estado e para as diversas Zonas de Cobertura e Uso do Solo. Os dados, classificados como El Niño, La Niña e neutro, foram utilizados para confeccionar imagens médias, imagens de anomalias e para traçar gráficos de evolução temporal de NDVI. Por fim, foi feita a análise da relação entre precipitação pluvial e NDVI. Os resultados mostraram que as diversas Zonas de Cobertura e Uso do Solo apresentam padrões diferenciados de variação na cobertura vegetal ao longo do ano, o qual é determinado pela disponibilidade hídrica, de radiação solar e de temperatura, sendo possível quantificar as alterações do padrão, através do monitoramento com imagens de NDVI/NOAA. Parte da variabilidade interanual do padrão de evolução do NDVI está associada à ocorrência do fenômeno El Niño e La Niña, como conseqüência, principalmente, do efeito deste fenômeno sobre a precipitação pluvial do Estado. Em anos de El Niño há um aumento na precipitação pluvial e conseqüentemente anomalias positivas de NDVI, enquanto que em anos de La Niña ocorre diminuição da precipitação pluvial a qual proporciona predominância de anomalias negativas de NDVI. Existe um tempo de resposta da vegetação às condições hídricas, ocasionado por uma defasagem entre o aumento ou diminuição da precipitação pluvial e o conseqüente aumento ou decréscimo de NDVI. O padrão e a intensidade dos efeitos no NDVI associados ao fenômeno El Niño e La Niña, estão relacionados às condições edafoclimáticas e de uso e cobertura do solo. As relações entre NDVI e precipitação pluvial evidenciam que este é um dos principais elementos que influi nas condições de crescimento vegetal para o Estado do Rio Grande do Sul.

O Regional Atmospheric Modeling System (RAMS), versão 3b, foi utilizado para simular o escoamento na Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA) para explicar a influência de circulações clássicas e não clássicas devido as proximidades do oceano e da Lagoa dos Patos, e da ilha de calor formada pelas cidades. O RAMS foi utilizado em um domínio tridimensional com duas grades sendo utilizadas, a grade mais grossa com resolução horizontal de 8 Km, e a grade mais fina com resolução horizontal de 2 Km. A inicialização do modelo é homogênea e parte do repouso, em uma situação de verão. Foram realizados 3 experimentos; o primeiro deles com apenas a grade mais grossa e com a parametrização da vegetação sendo grama curta em todo o domínio; o segundo utilizando as duas grades, sendo que a área coberta pela grade mais fina é parametrizada como deserto, nas duas grades; o terceiro diferencia-se do segundo pela adição de uma forçante térmica no primeiro nível da área coberta pela grade mais fina durante o período da noite (após o pôr do sol). Os resultados mostram que circulação de brisa lacustre/terrestre é responsável por uma forte tendência meridional no escoamento resultante sobre a RMPA, só sendo atenuada pela componente zonal da circulação de brisa marítima à partir do final da tarde. A confluência dessas duas circulações provoca uma tendência a elevação da camada de mistura. A presença da ilha de calor aumenta o movimento convectivo, com maior transporte vertical de calor sensível, e também retardou o avanço da frente de brisa marítima, embora durante a noite a sua influência não tenha sido muito significante.

Em cenas naturais, ocorrem com certa freqüência classes espectralmente muito similares, isto é, os vetores média são muito próximos. Em situações como esta, dados de baixa dimensionalidade (LandSat-TM, Spot) não permitem uma classificação acurada da cena. Por outro lado, sabe-se que dados em alta dimensionalidade [FUK 90] tornam possível a separação destas classes, desde que as matrizes covariância sejam suficientemente distintas. Neste caso, o problema de natureza prática que surge é o da estimação dos parâmetros que caracterizam a distribuição de cada classe. Na medida em que a dimensionalidade dos dados cresce, aumenta o número de parâmetros a serem estimados, especialmente na matriz covariância. Contudo, é sabido que, no mundo real, a quantidade de amostras de treinamento disponíveis, é freqüentemente muito limitada, ocasionando problemas na estimação dos parâmetros necessários ao classificador, degradando portanto a acurácia do processo de classificação, na medida em que a dimensionalidade dos dados aumenta. O Efeito de Hughes, como é chamado este fenômeno, já é bem conhecido no meio científico, e estudos vêm sendo realizados com o objetivo de mitigar este efeito. Entre as alternativas propostas com a finalidade de mitigar o Efeito de Hughes, encontram-se as técnicas de regularização da matriz covariância. Deste modo, técnicas de regularização para a estimação da matriz covariância das classes, tornam-se um tópico interessante de estudo, bem como o comportamento destas técnicas em ambientes de dados de imagens digitais de alta dimensionalidade em sensoriamento remoto, como por exemplo, os dados fornecidos pelo sensor AVIRIS. Neste estudo, é feita uma contextualização em sensoriamento remoto, descrito o sistema sensor AVIRIS, os princípios da análise discriminante linear (LDA), quadrática (QDA) e regularizada (RDA) são apresentados, bem como os experimentos práticos dos métodos, usando dados reais do sensor. Os resultados mostram que, com um número limitado de amostras de treinamento, as técnicas de regularização da matriz covariância foram eficientes em reduzir o Efeito de Hughes. Quanto à acurácia, em alguns casos o modelo quadrático continua sendo o melhor, apesar do Efeito de Hughes, e em outros casos o método de regularização é superior, além de suavizar este efeito. Esta dissertação está organizada da seguinte maneira: No primeiro capítulo é feita uma introdução aos temas: sensoriamento remoto (radiação eletromagnética, espectro eletromagnético, bandas espectrais, assinatura espectral), são também descritos os conceitos, funcionamento do sensor hiperespectral AVIRIS, e os conceitos básicos de reconhecimento de padrões e da abordagem estatística. No segundo capítulo, é feita uma revisão bibliográfica sobre os problemas associados à dimensionalidade dos dados, à descrição das técnicas paramétricas citadas anteriormente, aos métodos de QDA, LDA e RDA, e testes realizados com outros tipos de dados e seus resultados.O terceiro capítulo versa sobre a metodologia que será utilizada nos dados hiperespectrais disponíveis. O quarto capítulo apresenta os testes e experimentos da Análise Discriminante Regularizada (RDA) em imagens hiperespectrais obtidos pelo sensor AVIRIS. No quinto capítulo são apresentados as conclusões e análise final. A contribuição científica deste estudo, relaciona-se à utilização de métodos de regularização da matriz covariância, originalmente propostos por Friedman [FRI 89] para classificação de dados em alta dimensionalidade (dados sintéticos, dados de enologia), para o caso especifico de dados de sensoriamento remoto em alta dimensionalidade (imagens hiperespectrais). A conclusão principal desta dissertação é que o método RDA é útil no processo de classificação de imagens com dados em alta dimensionalidade e classes com características espectrais muito próximas. / The remote sensing analysis of natural scenes has been relying primarily on data collected by sensors that provide a relatively small number of spectral bands. In most of the cases, this low dimensional image data has proved capable of performing image data classification in an acceptable way. There are some cases, however, in which some or all of the classes involved are spectrally very similar, i.e., their mean vectors are nearly identical. In these cases, the low dimensional image data yield a very low classification accuracy. This problem may be solved by using high dimensional image data. It is well known that high dimensional image data allows for the separation of classes that are spectrally very similar , provided that their covariance matrices differ significantly. One problem with high dimensional data, however, is related to the estimation of the required parameters, specially the class covariance matrices. As the data dimension increases, so does the number of parameters to be estimated. In real world conditions, however, the sample size normally available for parameter estimation is limited, resulting in poor estimates for the parameters. This problem becomes apparent when one compares the classification accuracy against the data dimensionality. Initially the accuracy of the classifier tends to increase as the number of spectral bands increase, i.e., as the data dimensionality becomes larger. Eventually the accuracy peaks and as the data dimensionality continues to increase the classification accuracy tends to decrease. This pattern, known as the "Hughes Phenomenon" is caused by the gradual deterioration of the parameters estimation as the data dimensionality keeps increasing while the number of available training samples remains constant. One possible way to mitigate this problem consists in the procedure known as regularization of the covariance matrix. This procedure can be performed in two steps: (1) replacing the class covariance matrix by a linear combination of the class covariance matrix and the common covariance matrix for all classes involved in the process and (2) scaling the class covariance matrices to counter the bias that tend to estimate the small eigenvalues too small and the large eigenvalues too large. This bias occur whenever the number of training samples is too small compared with the data dimensionality. This study is concerned with the applications of the regularization techniques to remote sensing high dimensional image data such as the data provided by the AVIRIS sensor system. Methods using the conventional quadratic classifier (QDA) and the classifier implementing the regularized covariance matrices (RDA) are tested and compared. The experiments have shown that the regularization techniques were very efficient in mitigating the Hughes phenomenon. In some experiments, the maximum accuracy was obtained using the conventional quadratic classifier (QDA), with a smaller number of spectral bands. In other cases the regularized procedure (RDA) produced more accurate results at higher dimensionality having mitigated the Hughes phenomenon. The investigation of the behavior of the regularization procedure (RDA) in remote sensing image data constitutes the main contribution of this study. The regularization procedure, originally proposed by Friedman is shown to perform well in remote sensing digital image classification. The regularization procedure (RDA) seems to be capable of improving the accuracy of the classification procedure when high dimensional image data is used.

O objetivo geral deste trabalho é desenvolver estudos relacionados à dispersão de poluentes, considerando a queima de carvão para geração de energia nas Usinas Termoelétricas de Charqueadas e São Jerônimo. O período de estudo foi do dia 17 a 23 de junho de 2003. Neste período houve a passagem de um sistema frontal. Sendo possível avaliar a dispersão dos poluentes em condições pré-frontal, frontal e pós-frontal. Para simular o comportamento dos poluentes neste período, foi utilizada uma subrotina de dispersão acoplada ao modelo RAMS (Regional Atmospheric Modeling System). Os resultados mostraram que nos dias classificados como pré-frontal e pós-frontal as concentrações do material particulado, dióxido de enxofre e do óxido de nitrogênio, atingiram seus valores máximos, pelo fato da umidade relativa do ar estar bastante baixa em torno de 60%, pressão atmosférica da ordem de 1021 hPa e a intensidade dos ventos fraca. No dia classificado como frontal, as concentrações estavam praticamente nulas, devido à passagem do sistema frontal que causou a queda na pressão atmosférica, aumento da umidade relativa e também pelo fato da ocorrência de precipitação atmosférica neste dia. As comparações dos resultados simulados, com os dados observados na estação de qualidade do ar mostraram-se satisfatórios. Com exceção do dia 22 de junho, que apresentou uma diferença da ordem de 90%.