Dados de altimetria por satélite contêm informações importantes para o mapeamento de estruturas tectônicas em regiões oceânicas, como falhas, zonas de fratura e montes submarinos. A grande disponibilidade e densidade desses dados permitem a identificação de feições do assoalho oceânico com boa precisão. Este trabalho tem como objetivo investigar as características estruturais da Elevação do Rio Grande, no Atlântico Sul, através de elementos do campo de gravidade terrestre. Para isso, são utilizados dados de altura da superfície do mar (SSH) provenientes dos satélites das missões ERS1-GM, Geosat-GM e Seasat. Com o cálculo da derivada direcional da SSH ao longo das trilhas ascendentes e descendentes dos satélites, foram obtidos os gradientes de superfície do mar (SSG), que ressaltam os curtos comprimentos de ondas associados às importantes feições oceânicas estudadas. Também foram calculados os gradientes da altura geoidal (desvio da vertical) para auxiliar na interpretação do sinal da SSG. Através da SSH foi possível identificar estruturas de maior porte, como o rift da elevação, e algumas fraturas e montes submarinos maiores. Por outro lado, a SSG forneceu maiores detalhes sobre as feições já caracterizadas pela SSH e de toda a região, revelando também diversas outras estruturas de menor dimensão. O posicionamento das feições identificadas por ambas as grandezas, SSH e SSG, é bastante preciso. Entretanto, fatores como a direção e a orientação das trilhas dos satélites e a presença de estruturas adjacentes podem influenciar a resposta da SSG para uma determinada feição tectônica, por isso, as trilhas ascendentes e descendentes dos três satélites podem apresentar respostas diferenciadas. Sendo assim, recomenda-se analisar os dois conjuntos de trilhas de várias missões altimétricas para obter maiores informações das características estruturais das feições investigadas. O estudo também permitiu identificar possíveis estruturas com uma resposta característica de montes submarinos, nas trilhas descendentes de SSH, que não foram caracterizados anteriormente na literatura e não possuem correspondente nos modelos topográficos/batimétricos. / Satellite altimetry data contain important information for mapping tectonic structures in oceanic regions, such as faults, fracture zones and seamounts. The great availability and spatial density of these data allow one to identify ocean floor features with good accuracy. This work aims to investigate structural characteristics of the Rio Grande Rise, in South Atlantic, through elements of the terrestrial gravity field. We used sea surface height (SSH) data from satellite missions ERS1-GM, Geosat-GM and Seasat to calculate sea surface gradients (SSG), which are the SSH directional derivative along the ascending and descending satellite tracks. SSG emphasize the short wavelengths associated with the important oceanic features studied. Geoid gradients (deflection of the vertical) were also calculated to assist in the interpretation of the SSG signal. By analyzing sea surface heights, it is possible to identify larger structures, such as the rift of the rise, some fractures and large seamounts. In contrast, sea surface gradients provide greater details of the features characterized by the SSH and the entire area, also revealing several smaller seamounts. The positioning of the structures identified by both SSH and SSG is fairly accurate. However, factors such as direction and orientation of the satellite tracks and the presence of adjacent structures may influence the SSG response to a given tectonic feature. For this reason, the ascending and descending tracks of the three satellites may have different responses. Therefore, it is recommended that one analyzes the two sets of tracks from the several altimetric missions to obtain more information on the structural characteristics of the features. The study also allowed us to identify possible structures with a characteristic response of seamounts on SSH descending tracks, which were not previously characterized in the literature and do not have a similar correspondent in topographic/bathymetric models.

Neste trabalho são analisadas as figuras de mérito de antenas helicoidais, de microfita e redes de dipolos, operando na faixa de freqüências de comunicação e navegação via satélite na banda L, na presença de aeronaves. É utilizada primordialmente a técnica híbrida UTD/MoM do simulador SuperNEC, onde as antenas são modeladas pelo MoM e a aeronave é modelada pela técnica UTD. Além disso, é analisado o comportamento das antenas helicoidal e monopolo na presença da aeronave feita de material composto de fibra de carbono, cujos modelos são simplificados para viabilizar a análise do ponto de vista computacional. Inicialmente é feita uma breve descrição dos simuladores eletromagnéticos, ressaltando a idéia básica da técnica híbrida UTD/MoM. Em seguida são apresentados os projetos das antenas supracitadas realizados com auxílio dos simuladores, onde também são analisadas situações envolvendo os efeitos de reflexão, difração e obstrução em estruturas UTD mais simples. É feito uma análise comparativa de antenas na presença de placas feitas de composto de fibra de carbono e alumínio, onde os resultados teóricos e experimentais mostraram-se semelhantes para ambos os materiais. Finalmente, é realizada a análise dos efeitos causados nas figuras de mérito das antenas devido às várias partes que compõem a estrutura da aeronave. Utilizando este procedimento é possível identificar mais claramente cada efeito produzido pela estrutura da aeronave, possibilitando que sejam realizadas ações preventivas para obter uma melhor abordagem em testes de desenvolvimento, bem como um melhor desempenho operacional dos sistemas. Os procedimentos e resultados apresentados neste trabalho são considerados satisfatórios do ponto de vista de posicionamento preliminar de antenas sobre aeronaves, ressaltando-se a vantagem computacional da técnica híbrida. Contudo, a busca em modelar toda a estrutura da aeronave usando técnicas de onda completa ainda deve ser perseguida a fim de aumentar a acurácia dos resultados.

Nos centros urbanos, as precipitações sempre estiveram ligadas a problemas como inundações e propagação de doenças. Para solucioná-los, é comum a realização de obras hidráulicas nos sistemas de drenagem urbanos. Para tanto, deve-se conhecer as condições da bacia hidrográfica e as consequências que qualquer alteração no ambiente pode causar. Portanto, modelos hidrológicos são utilizados na previsão do comportamento das bacias frente a eventos de precipitação, aumentando a eficácia das obras e diminuindo os riscos associados a estas. Para o uso de modelos, são necessários diversos parâmetros hidrológicos referentes à bacia, tais como área de drenagem, comprimento e declividade dos talvegues, tipo de cobertura de solo etc. Com o avanço da tecnologia, a determinação destes torna-se cada vez mais precisa, bem como os modelos utilizados, trazendo o Sistema de Informações Geográficas (SIG) e o sensoriamento remoto como poderosas ferramentas de apoio a estudos hidrológicos. Neste trabalho, aplicou-se o processo de classificação automática supervisionada pelo método da Análise Orientada a Objeto a uma imagem de satélite de alta resolução da bacia hidrográfica do córrego do Gregório, para caracterizar sua cobertura de solo e determinar os parâmetros hidrológicos número de deflúvio (CN, pelo método do SCS), grau de vegetação (PP), área (A), comprimento (L) e declividades dos talvegues (S) das sub-bacias que compõem a bacia, para as quais os resultados obtidos foram bastante satisfatórios. Por fim, atualizou-se o modelo hidrológico EESC (1993), referente ao sistema de macrodrenagem de São Carlos, obtendo-se hidrogramas finais com diferenças, em relação ao modelo original, de até 33,96% para vazão de pico (Qp), 77,78% para tempo de pico (tp) e 29,86% para volume total de escoamento. / In urban centers, precipitation always been related to problems such as floods and spread of disease. To solve them, it is common to make hydraulic interventions in the urban drainage systems. For this, it is necessary to know the conditions of the watershed and the consequences that any change in the environment can cause. Therefore, hydrological models are used to predict the river behavior in opposite to precipitation events, increasing the efficiency of the hydraulic interventions and reducing the associated risks to these. For the use of models, it is necessary to have several hydrological parameters related to the basin such as drainage area, river length, slope of the thalweg, type of soil cover etc. Trough the technological advancement, the parameter determination becomes more accurate as well as the models, and the Geographic Information System (GIS) and remote sensing appear as powerful tools to support hydrological studies. In this study, we have applied the automatic supervised classification process by the Object-Oriented Analysis method to a high resolution satellite image of the córrego do Gregório watershed, to classify soil coverage and to determine the hydrological parameters curve-number (CN by the SCS method), vegetation degree (PP), area (A), length (L), and slope of thalwegs (S) of the sub-basins of the córrego do Gregório watershed, for which the results were quite satisfactory. Finally, a hydrological model for the São Carlos macrodrainage system called EESC model (1993) was updated with the new parameters, obtaining final hydrographs with differences from the original model up to 33.96% for peak discharge (Qp), 77.78% for peak time (tp) and 29.86% for total volume of runoff.

A classificação de imagens de satélite é muito utilizada para elaborar mapas de cobertura do solo. O objetivo principal deste trabalho consistiu no mapeamento automático da cobertura do solo no entorno da Usina de Lajeado (TO) utilizando-se o classificador SVM. Buscou-se avaliar a dimensão de áreas antropizadas presentes na represa e a acurácia da classificação gerada pelo algoritmo, que foi comparada com a acurácia da classificação obtida pelo tradicional classificador MAXVER. Esta dissertação apresentou sugestões de calibração do algoritmo SVM para a otimização do seu resultado. Verificou-se uma alta acurácia na classificação SVM, que mostrou o entorno da represa hidrelétrica em uma situação ambientalmente favorável. Os resultados obtidos pela classificação SVM foram similares aos obtidos pelo MAXVER, porém este último contextualizou espacialmente as classes de cobertura do solo com uma acurácia considerada um pouco menor. Apesar do bom estado de preservação ambiental apresentado, a represa deve ter seu entorno devidamente monitorado, pois foi diagnosticada uma grande quantidade de incêndios gerados pela população local, sendo que as ferramentas discutidas nesta dissertação auxiliam esta atividade de monitoramento. / Satellite Image Classification are very useful for building land cover maps. The aim of this study consists on an automatic land cover mapping in the domain area of Lajeados dam, at Tocantins state, using the SVM classifier. The aim of this work was to evaluate anthropic dimension areas near the dam and also to verify the algorithms classification accuracy, which was compared to the results of the standard ML (Maximum Likelihood) classifier. This work presents calibration suggestions to the SVM algorithm for optimizing its results. SVM classification presented high accuracy, suggesting a good environmental situation along Lajeados dam region. Classification results comparison between SVM and ML were quite similar, but SVMs spatial contextual mapping areas were slightly better. Although environmental situation of the study area was considered good, monitoring ecosystem is important because a significant quantity of burnt areas was noticed due to local communities activities. This fact emphasized the importance of the tools discussed in this work, which helps environmental monitoring.

Submitted by Rosana Moreira (rosanapsm@outlook.com) on 2018-07-12T20:25:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Previsao_Raios_Utilizando.pdf: 19508028 bytes, checksum: d536ed71a22d3bbf5478f85c0b362827 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-07-18T16:22:24Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Previsao_Raios_Utilizando.pdf: 19508028 bytes, checksum: d536ed71a22d3bbf5478f85c0b362827 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-18T16:22:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Previsao_Raios_Utilizando.pdf: 19508028 bytes, checksum: d536ed71a22d3bbf5478f85c0b362827 (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / As descargas atmosféricas oferecem grande risco à população e às atividades que envolvem diferentes sistemas como telecomunicações, transmissão de energia elétrica, transporte e dentre outros. A previsão de ocorrência de raios pode contribuir para minimizar os riscos deste fenômeno natural. Com isso, esta tese apresenta uma proposta de modelo de previsão de raios baseada na utilização de dados de sondagens atmosféricas por satélite, validado com dados históricos de raios para áreas de estudo da região Amazônica no Brasil, mediante um estudo que considerou cinco casos de período de validade de previsão de raios: caso 1 (uma hora), caso 2 (duas horas), caso 3 (três horas), caso 4 (quatro horas) e caso 5 (cinco horas). Foram utilizadas duas metodologias diferentes de previsão: a primeira versão do previsor utilizou os dados de todas as áreas do estudo na formação aleatória dos conjuntos de treinamento, validação e teste. Em uma segunda versão, não se utilizou o critério de aleatoriedade dos dados na formação dos conjuntos de treinamento e teste, e os mesmos foram limitados para cada área do estudo, de forma a criar previsões individualizadas por área geográfica estudada. A ferramenta de engenharia utilizada para previsão foi uma Rede Neural Artificial (RNA) treinada com o algoritmo Levenberg-Marquardt backpropagation com a finalidade de classificar as modelagens preditivas de raios. A classificação consistiu na possibilidade de prever a ocorrência ou ausência de raios a partir do perfil vertical de temperatura do ar (temperatura do ar e temperatura do ponto de orvalho) obtido pelo satélite NOAA-19. Os resultados obtidos pela RNA, na primeira abordagem, foram comparados com metodologias tradicionais estabelecidas na literatura de previsão de raios, na segunda abordagem os resultados obtidos mostraram a saída do previsor para dados reais de teste. Os resultados de ambas abordagens mostraram que a RNA foi capaz de identificar adequadamente a que classe pertence um novo exemplo em relação às categorias de ocorrência ou ausência de raios. Para a primeira abordagem, obteve-se o melhor desempenho para caso 5, com uma acurácia de teste de 95,6%, enquanto que para a segunda abordagem obteve-se uma acurácia geral de teste de 82,04%. / Atmospheric discharges offer great risks to the population and activities that involve different systems such as telecommunications, energy distribution and transportation and among others. Lightning prediction can contribute to minimize the risks of this natural phenomenon. Therefore, this thesis presents a model for lightning prediction based on satellite atmospheric sounding data, validated with lightning data for study areas of the Amazon region in Brazil, through an investigation that considered five period cases for validation of lightning prediction: case 1 (one hour), case 2 (two hours), case 3 (three hours), case 4 (four hours) and case 5 (five hours). Two different forecasting methodologies were used: the first version of the predictor used data from all study areas in the random formation of the sets training, validation and test. In a second version, we did not use the criterion of randomness of the data in the formation of the training and test sets, and same were limited for each area of the study, in order to create individualized forecasts by geographical area studied. The machine learning technique used to predict lightning was the Artificial Neural Network (ANN) trained with Levenberg-Marquardt backpropagation algorithm to classify modeling related to lightning prediction. This classification relied on the possibility of lightning prediction from the vertical profile of air temperature obtained from satellite NOAA-19. The results obtained by RNA, in the first approach, were compared with traditional methodologies established in the lightning prediction literature, in the second approach the results obtained showed the predictor's output for real test data. Results show that ANN was capable of identifying adequately the class to which a new event belongs to in relation to categories of occurrence and absence of lightning. For the first approach, the best performance for case 5 was obtained, with a test accuracy of 95.6%, while for the second approach a general test accuracy of 82.04% was obtained.

A variação do nível do mar em relação ao geóide é conhecida como Topografia Dinâmica do oceano, cuja determinação é importante no estudo da circulação geostrófica, vórtices e outros fenômenos. O sinal do geóide predomina na definição da topografia dinâmica em todos os comprimentos de onda, ou seja, o nível do mar está intimamente ligado ao campo geopotencial. Os modelos geoidais globais anteriores ao GRACE eram precisos para comprimentos de onda com centenas de quilômetros, já em curtos comprimentos de onda (menores que 100 km) esses modelos não possuíam resolução suficiente, prejudicando assim a determinação da TD e, conseqüentemente, o estudo de fenômenos com comprimentos de ondas na faixa de 100 a 200 km. No desenvolvimento do modelo EGM96, foram inseridos novos dados gravimétricos de superfície, além de dados de órbitas de satélites e altimetria, obtendo-se assim melhora considerável em relação ao modelo OSO91A (incorporado aos dados do TOPEX/Poseidon); ainda sim, o modelo EGM96 possui erro de aproximadamente 18 cm, que é considerado alto para várias aplicações oceanográficas. Recentemente, foram divulgados os modelos globais do campo de gravidade EIGEN-5C (obtido através dos dados do GRACE) e EGM2008, completos para grau e ordem 360 e 2159 em termos de coeficientes harmônicos esféricos, respectivamente; estes modelos possibilitaram a estimativa de correntes com resolução e precisão superior ao modelo EGM96. No presente trabalho, os modelos geoidais citados acima, juntamente com o modelo de nível médio do mar DNSC08, foram usados na determinação da topografia dinâmica média e das correntes geostróficas absolutas médias (no período de 2003 a 2008) utilizando o método de filtragem SSA no Atlântico Sul (20o N a 55o S, 80o W a 20o E) . Os resultados foram comparados com produtos do modelo numérico HYCOM, demonstrando que os modelos geoidais recentes (EIGEN-5C e EGM2008) apresentaram resultados satisfatórios na determinação da TDM e correntes, com a plena identificação das principais feições de grande e meso escala, o que não ocorre com a TDM do EGM96. A Corrente do Brasil, entre 20°S e 30°S, na isóbata de 200 m, apresentou velocidades resultantes médias de aproximadamente 0.20 m/s (desvio padrão de 0.09 m/s) quando determinada com a TDM-EGM2008, 0.22 m/s (desvio padrão de 0.12 m/s) vii utilizando a TDM-EIGEN-5C, embora os ruídos interfiram na estimativa, e 0.30 m/s (desvio padrão de 0.17 m/s) considerando a TDM-EGM96; o modelo numérico HYCOM forneceu velocidade de 0.25 m/s (desvio padrão de 0.13 m/s) na mesma região. Estatisticamente, as correntes do modelo TDM-EGM08 possuem maior correlação espacial com o modelo numérico HYCOM, 0.7 para u (componente EW) e 0.69 para v (componente NS); por outro lado, as correntes oriundas da TDM-EIGEN-5C apresentaram uma correlação de 0.62 para u e 0.64 para v, enquanto que as correntes do modelo TDM-EGM96 apresentaram uma correlação de 0.10 para u e 0.11 para v. Uma alternativa no uso de dados de altimetria de satélites (Jason, por exemplo) se encontra em dados de altimetria multi-satélites combinados com resultados de medições in-situ, submetidos a análise objetiva (são portanto dados combinados, MERGED, fornecidos pela AVISO); com esses dados se tem significativo aumento de precisão e resolução dos dados de altimetria, da topografia dinâmica e das correntes geostróficas. Na região que engloba a Confluência Brasil Malvinas (50o S a 20o S , 70 o W a 30o W) foram analisadas as variações temporais da topografia dinâmica e correntes oriundas de altimetria e do modelo geoidal EGM2008. Na análise específica desta região, verificouse que, apesar das principais feições terem sido identificadas, os dados de altimetria ainda carecem de resolução necessária no estudo das mesmas. O modelo EGM2008 apresentou os melhores resultados que os outros modelos (comparando com o modelo HYCOM e dados combinados de AVISO), devido à sua resolução espacial. / The variations of sea level relative to the geoid are known as Dynamic Ocean Topography (DOT), whose determination is important in studies of the geostrophic circulation, eddies and other phenomena. The sign of the geoid predominates in the definition of dynamic topography at all wavelengths, ie, sea level is closely linked to the geopotential field. Global geoid models prior to GRACE were precise for wavelengths of hundreds of kilometers, but in short wavelengths (less than 100 km) these models did not have enough resolution, thus impairing the determination of DOT and therefore the study of phenomena with wavelengths in the range of 100-200 km. In developing the EGM96, new surface gravity data were incorporated into the modeling, from satellite orbits and altimetry, resulting in a considerable improvement over the previous OSO91A (incorporated to TOPEX / Poseidon data); still EGM96 had a standard deviation of about 18 cm, considered too high for many oceanographic applications. Recently, global models of the gravity field were published, EIGEN-5C (obtained from GRACE data) and EGM2008, complete to degree and order 360 and 2159 in terms of spherical harmonic coefficients, respectively; these models allowed the estimation of currents with resolution and accuracy better than model EGM96. In this work, the geoid models mentioned above, along with models of mean sea level such as DNSC08, were used in the determination of DOT and absolute geostrophic currents (in 2003-2008) using the filtering method SSA (Singular Spectrum Analysis) in South Atlantic (20o N - 55o S , 80 o W - 20o E) . The results were compared with products from HYCOM hydrodynamic numerical model and show that recent geoid models (EIGEN-5C and EGM2008) lead to satisfactory results in determining the Average Dynamic Topography (ADT) and currents, with full identification of the main features of large and meso scales, which does not occur with ADT_EGM96. The Brazil Current (20°S-30°S), in the 200 m isobath, had average speed results of approximately 0.20 m/s (standard deviation 0.09 m/s) when computed with ADT-EGM2008, 0.22 m/s (standard deviation 0.12 m/s) by using ADT_EIGEN-5C, despite noise interference with the estimate, and 0.30 m/s (standard deviation 0.17 m/s) considering the ADT_EGM96; the numerical model HYCOM provided speed of 0.25 m/s (standard deviation 0.13 m/s) in the same region. Statistically, the currents based on model ADT_EGM08 have higher correlation with the numerical model HYCOM, 0.70 for u (EW component) and 0.69 for v (NS component); on the other hand, the currents computed with ADT_EIGEN-5C had correlations of 0.62 for u and 0.64 for v, while currents estimated from ADT_EGM96 showed correlations of 0.10 for u and 0.11 for v. An alternative in the use altimetry data (Jason, for example) is found in altimetry multi-satellites data combined with results of measurements in-situ, submitted to objective analysis; with these data, a significant increase of precision and resolution is reached for the altimetry data, dynamic topography and geostrophyc currents. In the region encompassing the Brazil Malvinas Confluence (50o S - 20o S , 70 o W - 30o W) were analyzed temporal variations of DOT and currents derived from altimetry and geoid model EGM2008. In the specific analysis of this region, it was found that although the main features have been identified, the altimetry data still lacks resolution to study them.The model EGM2008 showed the best results (comparing with the HYCOM model and combined data of AVISO), due to their spatial resolutions.

O uso de imagens provenientes de sensores remotos, tal como sistemas acoplados em aviões e satélites, é cada vez mais frequente, uma vez que permite o monitoramento continuo e periódico ao longo do tempo por meio de diversas observações de uma mesma região, por vezes ampla ou de difícil acesso. Essa ferramenta tem se mostrado importante e significativa em aplicações como o mapeamento de solo e fronteiras; acompanhamento de áreas de desmatamento, queimadas e de produção agrícola. Para gerar resultados interpretáveis ao usuário final, essas imagens devem ser processadas. Atualmente, o método de classificação por máxima verossimilhança é o mais empregado para classificação de imagens multiespectrais de sensores remotos, entretanto, por se tratar de uma técnica supervisionada, seus resultados dependem extensivamente da qualidade do conjunto de treinamento, utilizado para definir os parâmetros do método. A seleção de um bom conjunto de treinamento é um processo custoso e inviabiliza a automação da classificação para diversas imagens. O método de classificação por máxima verossimilhança é também paramétrico e portanto exitem algumas suposições quanto a distribuição dos dados que devem ser atendidas, caso contrário a aplicação do método pode gerar resultados ruins. Tendo em vista essas desvantagens do método da máxima verossimilhança, este trabalho propõe um novo método para a classificação de imagens multiespectrais provenientes de sensores remotos de forma que o procedimento seja autônomo, veloz e preciso, minimizando dessa forma os possíveis erros humanos inseridos em etapas intermediárias do processo, tal como a definição de conjuntos de treinamento. O método aqui proposto pertence ao conjunto das redes neurais artificiais (RNAs) e é denominado growing neural gas (GNG). Este método baseia-se no aprendizado não supervisionado de padrões \"naturais\" dentro de um conjunto de dados por meio da criação e adaptação de uma rede mínima de neurônios. Os resultados gerados a partir da classificação pela RNA foram comparados com os métodos mais utilizados na literatura atual, sendo eles o método da máxima verossimilhança e o método k-means. A partir da biblioteca espectral ASTER, mantida e criada parcialmente pela NASA, foram realizadas várias repetições do experimento, que consiste em classificar os dados de acordo com as diferentes classes existentes, e para cada uma destas repetições calculou-se uma medida de acurácia, denominada índice kappa, além do tempo de execução de cada método, de forma que suas médias foram comparadas via intervalo de confiança gerados por bootstrap não paramétrico. Também investigou-se como a análise de componentes principais (ACP), técnica utilizada para reduzir a dimensão dos dados e consequentemente o custo computacional, pode influenciar no desempenho dos métodos, tanto em sua qualidade de classificação quanto em relação ao tempo de execução. Os resultados mostram que o método proposto é superior nos dois aspectos estudados, acurácia e tempo de execução, para a maioria dos fatores aplicados. Mostra-se ainda um exemplo de aplicação prática em que uma imagem multiespectral de satélite não satisfaz as pré-suposições estabelecidas para o uso do método da máxima verossimilhança e verifica-se a diferença entre os métodos com relação a qualidade final da imagem classificada. / The use of images from remote sensors, such as coupled systems in airplanes and satellites, are increasingly being used because they allow continuous and periodic surveillance over time through several observations of some particular area, sometimes large or difficult to access. This sort of image has shown an important and meaningful participation in applications such as soil and borders mapping; surveillance of deforestation, forest fires and agricultural production areas. To generate interpretable results to the end user, these images must be processed. Currently, the maximum likelihood classification method is the most used for multispectral image classification of remote sensing, however, because it is a supervised technique, the results depend extensively on the quality of the training set, used to define the parameters of the method. Selecting a good training set is a costly process and prevents the automation of classification for different images. The maximum likelihood classification method is also parametric, and therefore, some assumptions about the distribution of the data must be met, otherwise the application of the method can generate bad results. In view of these disadvantages of the maximum likelihood method, this dissertation proposes a new, autonomous, fast and accurate method for multispectral remote sensing imagery classification thereby minimizing the possible human errors inserted at intermediate stages of the process, such as the definition of training sets. The method proposed here belongs to the set of artificial neural networks (ANN) and is called growing neural gas (GNG). This method is based on unsupervised learning of \"natural\" patterns in a dataset through the creation and adaptation of a minimum network of neurons. The results generated from the classification by ANN were compared with the most commonly used methods in the literature: the maximum likelihood method and the k-means method. From the spectral library Aster, maintained and made in part by NASA, several replications of the experiment were made, which is to classify the data according to different preestablished classes, and a measure of accuracy called kappa index was calculated for each of the replicates, in addition to the execution time of each method, so that their means were compared via confidence interval generated by nonparametric bootstrap. It was additionally investigated how principal component analysis (PCA), technique which reduces dimension of data and consequently the computational cost, can influence the performance of methods, both in its quality rating and runtime. The results show that the proposed method is superior in both aspects studied, accuracy and runtime, for the majority of applied factors. Furthermore, it is shown an example of a practical application in which a multispectral satellite image does not necessarily meet the established assumptions for using the maximum likelihood method, and there is a difference between the methods, regarding to its final classified image quality.

A variação do nível do mar em relação ao geóide é conhecida como Topografia Dinâmica do oceano, cuja determinação é importante no estudo da circulação geostrófica, vórtices e outros fenômenos. O sinal do geóide predomina na definição da topografia dinâmica em todos os comprimentos de onda, ou seja, o nível do mar está intimamente ligado ao campo geopotencial. Os modelos geoidais globais anteriores ao GRACE eram precisos para comprimentos de onda com centenas de quilômetros, já em curtos comprimentos de onda (menores que 100 km) esses modelos não possuíam resolução suficiente, prejudicando assim a determinação da TD e, conseqüentemente, o estudo de fenômenos com comprimentos de ondas na faixa de 100 a 200 km. No desenvolvimento do modelo EGM96, foram inseridos novos dados gravimétricos de superfície, além de dados de órbitas de satélites e altimetria, obtendo-se assim melhora considerável em relação ao modelo OSO91A (incorporado aos dados do TOPEX/Poseidon); ainda sim, o modelo EGM96 possui erro de aproximadamente 18 cm, que é considerado alto para várias aplicações oceanográficas. Recentemente, foram divulgados os modelos globais do campo de gravidade EIGEN-5C (obtido através dos dados do GRACE) e EGM2008, completos para grau e ordem 360 e 2159 em termos de coeficientes harmônicos esféricos, respectivamente; estes modelos possibilitaram a estimativa de correntes com resolução e precisão superior ao modelo EGM96. No presente trabalho, os modelos geoidais citados acima, juntamente com o modelo de nível médio do mar DNSC08, foram usados na determinação da topografia dinâmica média e das correntes geostróficas absolutas médias (no período de 2003 a 2008) utilizando o método de filtragem SSA no Atlântico Sul (20o N a 55o S, 80o W a 20o E) . Os resultados foram comparados com produtos do modelo numérico HYCOM, demonstrando que os modelos geoidais recentes (EIGEN-5C e EGM2008) apresentaram resultados satisfatórios na determinação da TDM e correntes, com a plena identificação das principais feições de grande e meso escala, o que não ocorre com a TDM do EGM96. A Corrente do Brasil, entre 20°S e 30°S, na isóbata de 200 m, apresentou velocidades resultantes médias de aproximadamente 0.20 m/s (desvio padrão de 0.09 m/s) quando determinada com a TDM-EGM2008, 0.22 m/s (desvio padrão de 0.12 m/s) vii utilizando a TDM-EIGEN-5C, embora os ruídos interfiram na estimativa, e 0.30 m/s (desvio padrão de 0.17 m/s) considerando a TDM-EGM96; o modelo numérico HYCOM forneceu velocidade de 0.25 m/s (desvio padrão de 0.13 m/s) na mesma região. Estatisticamente, as correntes do modelo TDM-EGM08 possuem maior correlação espacial com o modelo numérico HYCOM, 0.7 para u (componente EW) e 0.69 para v (componente NS); por outro lado, as correntes oriundas da TDM-EIGEN-5C apresentaram uma correlação de 0.62 para u e 0.64 para v, enquanto que as correntes do modelo TDM-EGM96 apresentaram uma correlação de 0.10 para u e 0.11 para v. Uma alternativa no uso de dados de altimetria de satélites (Jason, por exemplo) se encontra em dados de altimetria multi-satélites combinados com resultados de medições in-situ, submetidos a análise objetiva (são portanto dados combinados, MERGED, fornecidos pela AVISO); com esses dados se tem significativo aumento de precisão e resolução dos dados de altimetria, da topografia dinâmica e das correntes geostróficas. Na região que engloba a Confluência Brasil Malvinas (50o S a 20o S , 70 o W a 30o W) foram analisadas as variações temporais da topografia dinâmica e correntes oriundas de altimetria e do modelo geoidal EGM2008. Na análise específica desta região, verificouse que, apesar das principais feições terem sido identificadas, os dados de altimetria ainda carecem de resolução necessária no estudo das mesmas. O modelo EGM2008 apresentou os melhores resultados que os outros modelos (comparando com o modelo HYCOM e dados combinados de AVISO), devido à sua resolução espacial. / The variations of sea level relative to the geoid are known as Dynamic Ocean Topography (DOT), whose determination is important in studies of the geostrophic circulation, eddies and other phenomena. The sign of the geoid predominates in the definition of dynamic topography at all wavelengths, ie, sea level is closely linked to the geopotential field. Global geoid models prior to GRACE were precise for wavelengths of hundreds of kilometers, but in short wavelengths (less than 100 km) these models did not have enough resolution, thus impairing the determination of DOT and therefore the study of phenomena with wavelengths in the range of 100-200 km. In developing the EGM96, new surface gravity data were incorporated into the modeling, from satellite orbits and altimetry, resulting in a considerable improvement over the previous OSO91A (incorporated to TOPEX / Poseidon data); still EGM96 had a standard deviation of about 18 cm, considered too high for many oceanographic applications. Recently, global models of the gravity field were published, EIGEN-5C (obtained from GRACE data) and EGM2008, complete to degree and order 360 and 2159 in terms of spherical harmonic coefficients, respectively; these models allowed the estimation of currents with resolution and accuracy better than model EGM96. In this work, the geoid models mentioned above, along with models of mean sea level such as DNSC08, were used in the determination of DOT and absolute geostrophic currents (in 2003-2008) using the filtering method SSA (Singular Spectrum Analysis) in South Atlantic (20o N - 55o S , 80 o W - 20o E) . The results were compared with products from HYCOM hydrodynamic numerical model and show that recent geoid models (EIGEN-5C and EGM2008) lead to satisfactory results in determining the Average Dynamic Topography (ADT) and currents, with full identification of the main features of large and meso scales, which does not occur with ADT_EGM96. The Brazil Current (20°S-30°S), in the 200 m isobath, had average speed results of approximately 0.20 m/s (standard deviation 0.09 m/s) when computed with ADT-EGM2008, 0.22 m/s (standard deviation 0.12 m/s) by using ADT_EIGEN-5C, despite noise interference with the estimate, and 0.30 m/s (standard deviation 0.17 m/s) considering the ADT_EGM96; the numerical model HYCOM provided speed of 0.25 m/s (standard deviation 0.13 m/s) in the same region. Statistically, the currents based on model ADT_EGM08 have higher correlation with the numerical model HYCOM, 0.70 for u (EW component) and 0.69 for v (NS component); on the other hand, the currents computed with ADT_EIGEN-5C had correlations of 0.62 for u and 0.64 for v, while currents estimated from ADT_EGM96 showed correlations of 0.10 for u and 0.11 for v. An alternative in the use altimetry data (Jason, for example) is found in altimetry multi-satellites data combined with results of measurements in-situ, submitted to objective analysis; with these data, a significant increase of precision and resolution is reached for the altimetry data, dynamic topography and geostrophyc currents. In the region encompassing the Brazil Malvinas Confluence (50o S - 20o S , 70 o W - 30o W) were analyzed temporal variations of DOT and currents derived from altimetry and geoid model EGM2008. In the specific analysis of this region, it was found that although the main features have been identified, the altimetry data still lacks resolution to study them.The model EGM2008 showed the best results (comparing with the HYCOM model and combined data of AVISO), due to their spatial resolutions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As tartarugas marinhas são espécies ameaçadas, altamente migratórias que apresentam um ciclo de vida longo e uma ampla distribuição geográfica. Assim, melhorar a nossa compreensão sobre a ecologia espacial das tartarugas marinhas é essencial para a elucidação de aspectos da sua história de vida e para o desenvolvimento de medidas eficazes de conservação. Esta tese compreende um conjunto de artigos ou capítulos que visam contribuir ao conhecimento da ecologia espacial da tartaruga-de-couro, Dermochelys coriacea. Este estudo utilizou novas tecnologias como à telemetria por satélite (que proporciona um método útil para monitorar os movimentos de espécies migratórias) e um conjunto de ferramentas de geoprocessamento como abordagem metodológica que visou: examinar os movimentos e migrações da tartaruga-de-couro, identificar áreas de uso intenso e padrões espaço-temporais no uso do habitat, e integrar dados biológicos e oceanográficos para descrever as estratégias comportamentais desta espécie. Cinco tartarugas-de-couro (um subaduto, dois machos adultos e duas fêmeas adultas) foram equipadas com transmissores por satélite no Atlântico Sul Ocidental entre 2005 e 2008. Além de fornecer dados de localização geográfica os tansmissores permitiram registrar informações de mergulho tais como profundidade e duração máxima e media dos mergulhos, perfis completos de mergulhos individuais e dados de temperatura do mar. Movimentos e migrações de tartarugas-de-couro marcadas no Atlântico Sul foram documentados pela primeira vez. Alem disso, foi posível identificar áreas de uso intenso (ou alimentação) previamente desconhecidas para a espécie, assim como uma residência sazonal nestas áreas localizadas em águas tropicais e temperadas fora da costa sul-americana (19-45S). A sazonalidade dos movimentos esteve intimamente associada a processos físicos sazonais de pequena e mesoescala. Dependendo do ambiente marinho explorado, durante os períodos de residência, as tartarugas apresentaram diferentes estratégias alimentares identificadas através da análise dos padrões de mergulho. / Sea turtles are long-lived, highly migratory endangered species with a wide distribution. Thus improving our knowledge of the spatial ecology of sea turtles is essential for elucidating aspects of their life history and for the development of effective conservation measures. This thesis comprises a collection of articles or chapters that aim to contribute to the knowledge of the spatial ecology of the leatherback turtle, Dermochelys coriacea. This study used new technologies such as satellite telemetry (which provides a useful approach for tracking the movements of migratory species) and a set of geoprocessing tools as a methodological approach that aimed to: examine the movements and migrations of leatherback turtles, identify high use areas and spatio-temporal patterns of habitat use, and integrate biological and environmental data to describe foraging strategies of this species. Five leatherback turtles (a subadut, two adult males and two adult females) were fitted with satellite transmitters in the Southwest Atlantic between 2005 and 2008. Besides providing geographical location data the transmitters also recorded dive information such as mean and maximum dive depth and duration, individual dive profiles and water temperature data. For the first time the movements and migrations of leatherback turtles tagged in the South Atlantic were documented. Previously unidentified high use areas (or foraging areas) were recognized for this species, also a seasonal residence along those areas located in tropical and temperate areas off the coast of South America (19-45 S). The seasonal movements were closely associated with small and mesoscale physical seasonal processes. Depending on the marine environment exploited during periods of residence, the turtles showed different foraging strategies identified through the analysis of the diving patterns.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-08T15:28:37Z No. of bitstreams: 1 Bruno Cesar Luz Macena Rocha.pdf: 2783358 bytes, checksum: 0c7cc3375d48be56cad1fcf79ba55824 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T15:28:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruno Cesar Luz Macena Rocha.pdf: 2783358 bytes, checksum: 0c7cc3375d48be56cad1fcf79ba55824 (MD5) Previous issue date: 2010-06-17 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In Saint Peter and Saint Paul archipelago (SPSPA), located at mid-Atlantic ridge, near to Equator line, population aspects of whale sharks was analized through in situ observation on distribution, seasonality, different behavior, and photo-identification. The movements of whale sharks was tracked using two models of satellite tag: SAT (Satellite Argos-linked transmitter) and PSAT (Pop up satellite archival transmitting tag) in one male (TB-01; 4.8 m) and one female (TB-02; 8.5 m),respectively. Whale shark occur in SPSP adjacencies yearround,although, are more abundant in the first semester, mainly, in February, March, and June. The annual record mean was 10.8 year-1 between 2000 and 2009. The size ranges from 1.8 to 14.0 m with mean± s.d. equal to 7.4± 2.4 m and the majority (62.9%) of whale sharks smaller than 9.0 m, under the estimated size at first maturation. Data received from Argos Satellite system indicate that the whale shark swam away from archipelago heading west. Both sharks spent the major of the time at surface, and the TB-02 dove into bathypelagic zone, attaining the maximum depth of 1,976 m. This was the first initiative to understand behavioral and population dynamics aspects of the whale sharks as well as the movement in Brazil and Equatorial Atlantic from SPSPA and will continue in the hope of building better conservation strategies. / No Arquipélago de São Pedro e São Paulo (ASPSP), localizado na dorsal meso-Atlântica, próximo à linha do Equador, foram analisados aspectos da população do tubarão baleia por meio de observação in situ. Informações sobre a distribuição e sazonalidade de ocorrência, diferentes comportamentos foram coletados e, quando possível, os espécimes foram fotografados para posterior individualização. Para elucidação do deslocamento do tubarão-baleia, a partir do ASPSP, foram utilizados dois modelos de transmissores via satélite, o SAT (Satellite Argos-linked tag) e o PSAT (Pop up satellite archival transmitting tag) em um macho (TB-01) e uma fêmea (TB-02) de 4,8 e 8,5 m, respectivamente. Os tubarões-baleia visitam o arquipélago durante o ano inteiro, entretanto, o primeiro semestre possui uma frequência mais elevada, principalmente nos meses de fevereiro, março e junho. A média anual de registros foi 10,8 ano-1 entre 2000 e 2009. Os comprimentos variaram entre 1,8 e 14,0 m com média± d.p. igual a 7,4± 2,4 m, com a maior parte (62,9%) dos tubarõesbaleia com comprimento abaixo do tamanho estimado para primeira maturação. Os dados dos transmissores recebidos pelo Sistema Argos de satélites indicaram que os tubarões se afastaram do ASPSP, logo após a marcação, em direção oeste. Ambos os tubarões permaneceram a maior parte do tempo na superfície e o TB-02 realizou mergulhos batipelágicos alcançando a profundidade máxima de 1.976 m. Esta foi a primeira iniciativa para se compreender aspectos populacionais e comportamentais, bem como da movimentação de tubarões-baleia no Brasil e no Atlântico Equatorial a partir do ASPSP e terá continuidade na expectativa de construir de estratégias espaciais de conservação.