As mudanças climáticas globais, regionais e locais representam, na atualidade, uma das maiores preocupações da humanidade. Essas mudanças podem ocorrer tanto a partir de causas naturais quanto a partir de causas antrópicas. As áreas das cidades se caracterizam por apresentarem temperaturas mais elevadas quando comparadas com as áreas rurais. Essa anomalia térmica causa a formação de ilhas de calor e esse fenômeno é reconhecidamente importante em estudos de clima urbano. O objetivo do presente trabalho foi, através de técnicas do sensoriamento remoto, identificar e analisar as ilhas de calor do Município de Piracicaba, SP verificando sua sazonalidade, intensidade e morfologia. Para tanto foi necessário realizar uma análise climática regional e verificar a possibilidade do uso do algoritmo de transformação termal do software IDRISI 3.2 nas imagens do satélite Landsat 7. Para validar o algoritmo foram aplicados dois métodos de transformação de temperatura aparente de superfície. Para a análise climática regional foram estudados os principais elementos climáticos do Município de Piracicaba, SP utilizando-se de dados da Estação Meteorológica da ESALQ/USP entre os anos de 1950 e 2005 e estes foram correlacionados com variáveis da urbanização. Concluiu-se, com os dados encontrados, que os elementos temperatura, precipitação, umidade relativa e evaporação tiveram tendência de aumento no período estudado e todos eles foram classificados como tendências climáticas. A temperatura apresentou tendência de aumento mais acentuada e se correlacionou positivamente com o aumento da urbanização. O algoritmo de transformação do software IDRISI 3.2 para o satélite Landsat 7 foi validado, sendo uma importante ferramenta para a utilização de imagens de melhor resolução. As ilhas de calor mais intensas do verão são representadas por locais com excesso de material de construção civil e pouca ou nenhuma área verde. A diferença entre a área urbana e a área rural da cidade ultrapassou 16°C no verão. O Parque da Rua do Porto é uma ilha de frescor e exerce um “efeito oásis” no centro e nos bairros vizinhos. O perfil das ilhas de calor do Município de Piracicaba não segue aquele delimitado por OKE (1974). As ilhas de calor variam sazonal e espacialmente e a intensidade destas, ao longo das estações do ano, está intimamente relacionada com a sazonalidade da cultura da cana-deaçúcar. As ilhas de calor da época da entressafra são, em média, 3.5°C mais intensas que as da época da safra. Por fim, pode-se afirmar que o uso e a cobertura do solo rural e urbano é um dos grandes agentes modificadores do clima local e regional. / Global, regional and local climate changes represent one of the greatest concerns of humanity. Climate changes can occur through natural or anthropogenic causes. Urban areas usually present higher temperatures than rural areas. This thermal effect is called “heat-island phenomenon” and has great importance on urban climate studies. In the present work, we identified and analyzed the heat-islands from Piracicaba, São Paulo using remote sensing techniques. The heat-islands were analyzed according to its seasonality, intensity and morphology using images from Landsat 7 satellite. We performed analysis on regional climate changes and investigated the use of the IDRISI thermal algorithm to convert Landsat 7 infrared thermal data on land surface temperature (LST). In order to transform Landsat 7 infrared thermal data we used two mathematical methods. Climate changes were analyzed by monitoring the climate elements for long periods of time, enabling the visualization of directional or periodical regional changes. The main climate elements were studied using data from ESALQ meteorological station for the last 55 years (1950-2005). Temperature, relative humidity, evaporation and precipitation variation were found to be correlated with urban growth parameters. The results indicated that temperature, precipitation, relative humidity and evaporation increased during the studied period and have been classified as “climate trends”. The temperature presented the more accentuated trend of increase and was positively correlated with the growing urbanization. The software IDRISI 3.2 can be used with Landsat 7 high resolution images, being a useful and rapid tool to study urban heat islands. The most intense summer heatislands were represented by regions with higher amounts of constructed areas and almost any green area. In fact, during the summer the difference between the urban and rural areas was greater than 10°C. The Rua do Porto park was identified as a fresh-island and showed the “oasis effect” to the Center and neighbouring regions. Heat-islands varied according to the season and space and its intensity is intimately related to the sugar-cane seasonality. During the intercrop period the heat-islands were 3.5°C more intense than during the crop period. In conclusion land cover and land use affect local and regional climates.

[pt] A inteligência artificial tem gerado resultados promissores na área médica, especialmente na última década. Contudo, os modelos de melhor desempenho apresentam opacidade em relação ao seu funcionamento interno. Nesta tese, são apresentadas novas metodologias e abordagens para o desenvolvimento de classificadores explicáveis de imagens médicas. Dois principais métodos, Squaregrid e EvEx, foram desenvolvidos. O primeiro consiste em uma geração mais grosseira, porém rápida, de heatmaps explicativos via segmentações em grades quadrados, enquanto o segundo baseia-se em otimização multi-objetivo, baseada em computação evolucionária, visando ao ajuste fino de parâmetros de segmentação. Notavelmente, ambas as técnicas são agnósticas ao modelo, o que facilita sua utilização para qualquer tipo de classificador de imagens. O potencial destas abordagens foi avaliado em três estudos de caso de classificações médicas: metástases em linfonodos, malária e COVID-19. Para alguns destes casos foram analisados modelos de classificação existentes, publicamente disponíveis. Por outro lado, em outros estudos de caso, novos modelos tiveram que ser treinados. No caso do estudo de COVID-19, a ResNet50 treinada levou a F-scores acima de 0,9 para o conjunto de teste de uma competição para classificação de coronavirus, levando ao terceiro lugar geral. Adicionalmente, técnicas de inteligência artificial já existentes como LIME e GradCAM, bem como Vanilla, Smooth e Integrated Gradients também foram usadas para gerar heatmaps e possibilitar comparações. Os resultados aqui descritos ajudaram a demonstrar e preencher parcialmente lacunas associadas à integração das áreas de inteligência artificial explicável e medicina. Eles também ajudaram a demonstrar que as diferentes abordagens de inteligência artificial explicável podem gerar heatmaps que focam em características diferentes da imagem. Isso por sua vez demonstra a importância de combinar abordagens para criar um panorama mais completo sobre os modelos classificadores, bem como extrair informações sobre o que estes aprendem. / [en] Artificial Intelligence has generated promissing results for the medical area, especially on the last decade. However, the best performing models present opacity when it comes to their internal working. In this thesis, methodologies and approaches are presented for the develpoment of explainable classifiers of medical images. Two main methods, Squaregrid and EvEx, were developed. The first consistts in a rough, but fast, generation of heatmaps via segmentations in square grids, and the second in genetic multi objective optimizations aiming at the fine-tuning of segmentation parameters. Notably, both techniques are agnostic to the model,which facilitates their utilization for any kind of image classifier. The potential of these approaches was demonstrated in three case studies of medical classifications: lymph node mestastases, malária and COVID-19. In some of these cases, already existing classifier models were analyzed, while in some others new models were trained. For the COVID-19 study, the trained ResNet50 provided F-scores above 0.9 in a test set from a coronavirus classification competition, resulting in the third place overall. Additionally, already existing explainable artificial intelligence techniques, such as LIME and GradCAM, as well as Vanilla, Smooth and Integrated Gradients, were also used to generate heatmaps and enable comparisons. The results here described help to demonstrate and improve the gaps in integrating the areas of explainable artificial intelligence and medicine. They also aided in demonstrating that the different types of approaches in explainable artificial intelligence can generate heatmaps that focus on different characteristics of the image. This shows the importance of combining approaches to create a more complete overview of classifier models, as well as extracting informations about what they learned from data.

Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndersonMS_TESE_inicio_pag69.pdf: 4445825 bytes, checksum: 1053632581a0015bab09d4146df22458 (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / The aim of this work was to describe the methodological procedures that were mandatory to develop a 3D digital imaging of the external and internal geometry of the analogue outcrops from reservoirs and to build a Virtual Outcrop Model (VOM). The imaging process of the external geometry was acquired by using the Laser Scanner, the Geodesic GPS and the Total Station procedures. On the other hand, the imaging of the internal geometry was evaluated by GPR (Ground Penetrating Radar).The produced VOMs were adapted with much more detailed data with addition of the geological data and the gamma ray and permeability profiles. As a model for the use of the methodological procedures used on this work, the adapted VOM, two outcrops, located at the east part of the Parnaiba Basin, were selected. On the first one, rocks from the aeolian deposit of the Piaui Formation (Neo-carboniferous) and tidal flat deposits from the Pedra de Fogo Formation (Permian), which arises in a large outcrops located between Floriano and Teresina (Piau?), are present. The second area, located at the National Park of Sete Cidades, also at the Piau?, presents rocks from the Cabe?as Formation deposited in fluvial-deltaic systems during the Late Devonian. From the data of the adapted VOMs it was possible to identify lines, surfaces and 3D geometry, and therefore, quantify the geometry of interest. Among the found parameterization values, a table containing the thickness and width, obtained in canal and lobes deposits at the outcrop Pared?o and Biblioteca were the more relevant ones. In fact, this table can be used as an input for stochastic simulation of reservoirs. An example of the direct use of such table and their predicted radargrams was the identification of the bounding surface at the aeolian sites from the Piau? Formation. In spite of such radargrams supply only bi-dimensional data, the acquired lines followed of a mesh profile were used to add a third dimension to the imaging of the internal geometry. This phenomenon appears to be valid for all studied outcrops. As a conclusion, the tool here presented can became a new methodology in which the advantages of the digital imaging acquired from the Laser Scanner (precision, accuracy and speed of acquisition) were combined with the Total Station procedure (precision) using the classical digital photomosaic technique / Neste trabalho s?o apresentados os procedimentos metodol?gicos necess?rios para realizar o imageamento digital 3D da geometria externa e interna de afloramentos an?logos a reservat?rios, e elaborar seus Modelos Virtuais de Afloramentos (MVA). Para imagear a geometria externa foram utilizados o Laser Scanner, o GPS Geod?sico e a Esta??o Total, enquanto que para imagear a geometria interna foi utilizado o GPR. Nos MVA elaborados foram acrescidas ainda as informa??es geol?gicas e as obtidas nas perfilagens com raios gama e de permeabilidade. Como estudo de caso, para exemplificar os procedimentos metodol?gicos propostos, foram escolhidos dois conjuntos de afloramentos na borda leste da Bacia do Parna?ba. Na primeira ?rea ocorrem rochas de origem e?lica da Forma??o Piau? (Neocarbon?fero) e plan?cie de mar? da Forma??o Pedra de Fogo (Permiano), que afloram em um amplo corte de estrada, situado entre Floriano e Teresina (Piau?). A segunda ?rea, situada no Parque Nacional de Sete Cidades, tamb?m no Piau?, envolve rochas da Forma??o Cabe?as depositadas em sistemas fl?vio-deltaicos, durante o Neodevoniano. Com os MVA elaborados foi poss?vel identificar, linhas, superf?cies e geometrias 3D e, assim, quantificar as geometrias de interesse. Dentre as parametriza??es mais relevantes, ressaltam-se a tabela com valores de espessura e largura, obtidas em dep?sitos de canais e em lobos, nos afloramentos Pared?o e Biblioteca. Esta tabela pode ser utilizada como entrada (input) para simula??o estoc?stica de reservat?rios. Um exemplo da aplica??o direta dos radargramas interpretados foi a identifica??o de superf?cies limitantes, em dep?sitos e?licos, da Forma??o Piau?. Apesar dos radargramas oferecerem apenas dados bidimensionais, a aquisi??o de linhas distribu?das segundo uma malha acrescentou a terceira dimens?o ao imageamento das geometrias internas em todos os afloramentos estudados. ? ainda proposta uma nova metodologia que busca conciliar as vantagens obtidas com o imageamento digital com Laser Scanner (precis?o, acur?cia e velocidade de aquisi??o) e a Esta??o Total (precis?o), com o uso cl?ssico de fotomosaicos digitais

Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WashingtonLET_TESE.pdf: 9876489 bytes, checksum: b0b53c16cdf88ab9e63cb1b22c08ab0f (MD5) Previous issue date: 2013-06-17 / The monitoring of Earth dam makes use of visual inspection and instrumentation to identify and characterize the deterioration that compromises the security of earth dams and associated structures. The visual inspection is subjective and can lead to misinterpretation or omission of important information and, some problems are detected too late. The instrumentation are efficient but certain technical or operational issues can cause restrictions. Thereby, visual inspections and instrumentation can lead to a lack of information. Geophysics offers consolidated, low-cost methods that are non-invasive, non-destructive and low cost. They have a strong potential and can be used assisting instrumentation. In the case that a visual inspection and strumentation does not provide all the necessary information, geophysical methods would provide more complete and relevant information. In order to test these theories, geophysical acquisitions were performed using Georadar (GPR), Electric resistivity, Seismic refraction, and Refraction Microtremor (ReMi) on the dike of the dam in Sant Lloren? de Montgai, located in the province of Lleida, 145 km from Barcelona, Catalonia. The results confirmed that the geophysical methods used each responded satisfactorily to the conditions of the earth dike, the anomalies present and the geological features found, such as alluvium and carbonate and evaporite rocks. It has also been confirmed that these methods, when used in an integrated manner, are able to reduce the ambiguities in individual interpretations. They facilitate improved imaging of the interior dikes and of major geological features, thus inspecting the massif and its foundation. Consequently, the results obtained in this study demonstrated that these geophysical methods are sufficiently effective for inspecting earth dams and they are an important tool in the instrumentation and visual inspection of the security of the dams / O monitoramento do comportamento de barragens de terra faz uso da inspe??o visual e da instrumenta??o para identificar e caracterizar danos no barramento ou estruturas auxiliares. A primeira ? subjetiva possibilitando erros de interpreta??o ou omiss?o, mesmo assim, alguns problemas s? podem ser detectados tardiamente. A instrumenta??o tem se mostrado satisfat?ria, mas pode apresentar restri??es por quest?es t?cnicas ou operacionais. Assim, pode existir defici?ncia nas informa??es produzidas pela inspe??o visual e pela instrumenta??o. A Geof?sica disp?e de m?todos consolidados, n?o invasivos, n?o destrutivos, e de baixo custo, com forte potencial para atuar auxiliando a instrumenta??o convencional, podendo, no caso de inexist?ncia ou falha geral desta, fornecer informa??es mais completas e relevantes que a inspe??o visual. Para fundamentar essas afirma??es, foram realizadas aquisi??es geof?sicas de Resistividade El?trica, Georadar (GPR), S?smica de refra??o, e Refraction Microtremor (ReMi) no dique da barragem de Sant Lloren? de Montgai, localizada na prov?ncia de Lleida, a 145 Km de Barcelona Catalunha. Os resultados obtidos confirmaram que os m?todos geof?sicos utilizados respondem individualmente de forma satisfat?ria ?s condi??es construtivas do dique de terra, ?s anomalias presentes, e ? geologia encontrada (aluvi?o, rochas carbon?ticas e evapor?ticas). Pode se afirmar ainda que esses m?todos, quando utilizados de forma integrada, s?o capazes de diminuir as ambiguidades nas interpreta??es individuais e permitem o imageamento satisfat?rio do interior do dique e das principais fei??es geol?gicas e dessa forma inspecionar o maci?o e sua funda??o. Dessa forma, os resultados apresentados por essa pesquisa demonstram que os m?todos geof?sicos constituem uma importante ferramenta que pode ser utilizada na verifica??o das condi??es do maci?o de uma barragem de terra