Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O Laboratório de Aplicações Ambientais a Laser do Centro de Lasers e Aplica- ções do IPEN realiza o estudo de propriedades atmosféricas, tais como os coecientes de extinção e retroespalhamento. Esses coecientes são estimados por meio de um método inverso, cuja qualidade não é facilmente certicada, ou seja não existe um diagnóstico sistemático da qualidade das estimativas. Neste trabalho um método inverso com sólidas bases estatísticas é proposto, para recuperar os mesmos coecientes. O algoritmo proposto oferece vantagens comparada com o método atual em uso pelo grupo, pois: (1) possibilita a incorporação de diferentes tipos de informações de fontes heterogêneas durante a inversão. E (2) o método permite diversos tipos de diagnósticos quanto a qualidade do processo de inversão e do parâmetro recuperado. Fatores que potencializam as chances de estimativas com maior acurácia. v / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:06/05182-6

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho são apresentados resultados relativos ao desenvolvimento de uma metodologia de calibração independente de um sistema LIDAR Raman para medidas de razão de mistura do vapor dágua, avaliando-se a eficiência total de transmissão óptica do sistema LIDAR Raman. Uma calibração independente ou absoluta de um sistema LIDAR foi possível por meio de medidas e cálculos dos parâmetros relevantes. A metodologia de calibração independente apresentada é baseada na decomposição das equações da razão de mistura do vapor dágua, especialmente na avaliação do fator de calibração e as incertezas relativas à transmissão óptica e secções diferenciais de espalhamento. A eficiência de transmissão incluiu fatores como a refletividade do telescópio, transmissão dos componentes ópticos e filtros. A avaliação da eficiência do sistema foi realizada com do uso de uma lâmpada calibrada de tungstênio em duas configurações distintas de filtros de interferência, (banda larga e banda estreita) instalados no sistema LIDAR Raman da Howard University (HURL). A avaliação da secção diferencial de espalhamento Raman para o vapor dágua foi realizada pelo uso de um modelo téorico descrito na literatura e por uma primeira aproximação experimental. Os resultados mostraram consistência e que essa metodologia de calibração pode ser usada em uma base rotineira para medidas de vapor dágua atmosférico. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho, sendo pioneiro no Brasil, teve o intuito de efetuar uma investigação das nuvens cirrus na região Metropolitana de São Paulo (23,33ºS / 46,44ºW), SP, através do sistema MSP-Lidar para o período de Junho à Julho de 2007. Durante este período, foi verificada uma ocorrência de cirrus de aproximadamente 54% sobre o total de medidas efetuadas pelo sistema Lidar. Medidas com Lidar nos forneceram uma alta resolução espacial e temporal destas nuvens, permitindo assim caracterizá-las e classificá-las de acordo com as suas propriedades macro- e microfísicas. Para obter tais parâmetros, uma metodologia própria foi desenvolvida na recuperação dos dados de Lidar e uma robusta estatística foi aplicada para determinar as diferentes classes de cirrus. A metodologia adotada se resumiu basicamente (a) na determinação de períodos estacionários (ou observações) durante a evolução temporal de detecção de cirrus, (b) determinação da base e topo através de um valor limiar para o cálculo das variáveis macrofísicas (altitudes, temperaturas, espessuras geométricas), (c) aplicação do método da transmitância para cada camada de nuvem e a determinação das variáveis microfísicas (profundidade óptica e razão de Lidar). Neste processo, a razão de Lidar é calculada iterativamente até que haja a convergência da mesma. Análises estatísticas de multivariáveis foram efetuadas para a determinação das classes de cirrus. Estas classes são baseadas na espessura geométrica, altitude média e sua respectiva temperatura, a altitude relativa (diferença entre a altura da tropopausa e topo da nuvem) e a profundidade óptica. O uso sucessivo da Análise de Componentes Principais (PCA), do Método de Cluster Hierárquico (MCH) e da Análise de Discriminantes (AD) permitiu a identificação de 4 classes. Vale ressaltar que tais métodos foram aplicados somente para os casos identificados como camadas únicas de nuvens, pois não se observou significativamente a ocorrência de nuvens com multicamadas. A origem de formação das classes de cirrus encontradas, embora apresentando propriedades macro- e microfísicas distintas, foi identificada basicamente como a mesma, isto é, provenientes da injeção de vapor dágua na atmosfera por meio de sistemas frontais e seu respectivo resfriamento para a formação dos cristais de gelo. O mesmo mecanismo de formação também é atribuído aos jatos subtropicais. Uma análise em relação ao perfil de temperatura e a comparação com a literatura mostrou que as cirrus classificadas apresentam possivelmente cristais em forma de placas e colunas hexagonais. As razões de lidar (RL) calculadas também estão de acordo com a literatura. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientadores: Jansle Vieira Rocha, Rubens Augusto Camargo Lamparelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueiredo_GleyceKellyDantasAraujo_M.pdf: 6336572 bytes, checksum: 543d5ecd1cecff2ebb2ab13e845b5bfc (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A agricultura está fortemente ligada às condições meteorológicas, tornando-se uma atividade de risco. Sendo assim, um sistema de monitoramento e previsão de safras é necessário para evitar grandes perdas. O monitoramento agrícola, aliado a estudos de varibilidade meteorológica, é de extrema importância, pois determina a melhor época em que deve ocorrer a semeadura, bem como os períodos de maior necessidade hídrica da planta. A utilização do sensoriamento remoto para monitoramento agrícola e sua associação a dados meteorológicos viabilizam o monitoramento de culturas, desde o plantio até a colheita. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi mapear culturas de verão (soja e milho) no estado do Paraná por meio de composições decendiais NDVI de imagens do satélite SPOT Vegetation nas safras 2005/2006, 2006/2007 e 2007/2008, e associar a dados de precipitação para determinar e mapear épocas de semeadura. Para isso, foi utilizado o método de classificação digital supervisionada em composições multitemporais das imagens, de forma a gerar máscaras da cultura da soja para cada composição decendial. A verificação da acurácia das máscaras foi realizada utilizando o índice Kappa alcançando valores de 0,70, 0,75 e 0,77, Exatidão Global 0,91, 0,91 e 0,93 e Índice de concordância de Willmot (d) entre 0,93, 0,93 e 0,99. Os perfis temporais de NDVI possibilitaram a detecção do início do ciclo vegetativo das culturas. Foram utilizados dados de precipitação da rede de estações meteorológicas do SIMEPAR e do modelo atmosférico ECMWF. Os dados das estações meteorológicas foram compilados a partir de dados diários a dados decendiais, tendo em vista que as informações do modelo são decendiais. Em seguida foi necessário especializá-las e reamostrá-las para um grid de 1 km x 1 km. Essas duas informações foram interpoladas através do Inverso Quadrado da Distância a fim de obter o perfil de precipitação da região estudada durante a safra de verão. A interpolação de dados de precipitação mostrou-se expressiva, uma vez que os valores interpolados e os valores reais foram significativos quando avaliado pelo índice de concordância 'd' de Willmot, variando entre 0,74 a 0,99. Para as três safras em estudo, apenas o comportamento da última foi distinta das demais, onde foi possível detectar atraso da chuva de um mês em relação às outras safras. Com a espacialização da precipitação dentro do estado foi possível fazer o cruzamento entre as máscaras da cultura de verão e os mapas de precipitação decendial, de modo a descobrir o inicio do desenvolvimento do ciclo da cultura. Desta forma foi possível perceber que houve um retardamento no início do ciclo da cultura para regiões em que a semeadura ocorreu antes do período mais chuvoso. A associação entre o perfil temporal de NDVI e precipitação permitiu identificar e mapear diferenças entre épocas de início de ciclo dentro do estado do Paraná / Abstract: Agriculture is highly dependent on meteorological conditions, making it a risky activity, so, in order to avoid large losses, it is necessary to devlop an appropriate crop yield forecasting system. Agricultural monitoring coupled with studies of weather variability is extremely important to determine the best time to sown as well as periods of higher water requirement by the plants. The use of remote sensing for agricultural monitoring in addition to meteorological data enables crop monitoring from planting to harvest. Thus, the goal of this study was to map summer crops in the state of Parana through dekadal composition of SPOT Vegetation NDVI imagery for the 2005/2006, 2006/2007 and 2007/2008 cropping seasons. Supervised classification of multitemporal image composites was used to generate cropland masks for each dekad. Accuracy assessment was performed using Kappa Index reaching values of 0.70, 0.75 and 0.77 and overall accuracy 0.91, 0.91 and 0.93. NDVI temporal profiles were used to detect the beginning of the crop vegetative cycles. Rainfall data from SIMEPAR network of meteorological ground stations and ECMWF atmospheric model were used. The data from the ground stations were compiled from daily to dekadal in order to comply with model data, which is a ten days compilation . Then it was necessary to spatialize and resample them to a 1 km x 1 km grid. These two data were interpolated using the inverse distance to square method to extract the profile of precipitation in the region during the summer harvesting season. The interpolation of rainfall generated good results, once the interpolated values as copared to actual values were significant when evaluated by the agreement index 'd' of Willmot, ranging between 0.74 to 0.99. For the three cropping seasons studied only the behavior of last season was distinct from the others , it was possible to detect a rain delay of one month in relation to other seasons. With the rainfall spacialization within the state it was possible to cross the masks of the summer crops with the maps of the decadal rainfall, in order to discover the beginning of the crop vegetative cycle. So it was possible to see that there was a delay at the beginning of the crop cycle in areas where the sowing occurred before the rainy season. The association between NDVI temporal profile and rainfall allowed to identify and to map the differences among starting of the crop vegetative cycle in the state of Parana / Mestrado / Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável / Mestre em Engenharia Agrícola

O presente trabalho avaliou diferentes parâmetros espaciais e temporais da evapotranspiração real (ETr) para três coberturas vegetais diferentes (cana-de-açúcar, floresta plantada e mata nativa) utilizando o Modelo de Duas Fontes (TSM) em ambiente SIG. Para a utilização do referido modelo, foi realizada uma adaptação do TSM aos padrões brasileiros e uma validação da estimativa de ETr com dados de balanços de chuva-vazão obtidos à campo em três bacias representativas na região de Corumbataí/SP, para dois anos hidrológicos completos. Desenvolveu-se também uma nova metodologia de integralização dos dados de ETr horários em mensais e anuais. Posteriormente, obteve-se a ETr para dois anos de estudo para áreas com cana-de-açúcar, floresta plantada e mata nativa. Avaliou-se como a evapotranspiração variou temporalmente e espacialmente, com a utilização dos parâmetros: altitude, declividade, faces de exposição do terreno, tipos de solo e biomas. Temporalmente, analisando os resultados mensais, sazonais e anuais, a cana-de-açúcar consumiu menos água do que a floresta plantada e a mata nativa. Para a altitude, concluiu-se que, quanto maior a altitude, maior a ETr anual. Quanto à declividade do terreno, concluiu-se que, quanto maior a declividade, maior foi a ETr anual. Quanto às faces de exposição do terreno, a face plana foi a que apresentou menor ETr. Para a mata nativa, as faces não apresentaram diferença; já para a floresta plantada, as faces norte e oeste consumiram mais água, enquanto para a cana-de-açúcar os maiores valores de ETr ocorreram na face oeste. Para os solos, as três coberturas vegetais apresentaram maior ETr em solos diferentes; porém o Neossolo Litólico apresentou altos consumos de água comumente entre todas as coberturas. Por fim, para a cultura da cana-de-açúcar, não foram obtidas diferenças significativas na estimativa de ET real anual quando plantada em áreas de Cerrado ou Mata Atlântica. Já para floresta plantada e mata nativa, houve variações significativas no consumo de água dessas coberturas, em áreas com esses biomas. / This study evaluated different spatial and temporal parameters of actual evapotranspiration (ETr) for three different vegetation cover (sugarcane, planted forest and native forest) using the Two Source Model (TSM) in a GIS environment. For the use of this model, was made an adaptation of TSM to Brazilian standards patterns and was made a validation of the estimated ETr with a rain-flow balance data obtained on the field in three representative watersheds in the region of Corumbataí/SP, Brazil, for two full years hydrological. It was developed a new methodology to convert hourly ETr to monthly and annually data. Later, was obtained the ETr for two years of study to areas with sugarcane, planted and natural forests and was evaluated how this evapotranspiration behaved temporally and spatially, using the parameters: altitude, slope, exposure faces of the terrain, soil types and biomes. Temporally, analyzing the monthly, seasonal and annual results, the sugarcane consumed less water than the planted and natural forests. For altitude, it was found that the higher the altitude, the greater the annual ETr. For the slope aspect, it was concluded that the higher the slope, the greater the annual ETr. As for the land exposure faces, the flat face showed the lowest ETr. For the native forest, the faces showed no difference. For the planted forest, north and west sides consumed more water, while for sugarcane higher ETr values were on the west face. For soils, the three vegetation covers showed higher ETr in different soils, but the Neossolo Litólico showed high water consumption common for all. Finally, for the sugarcane, were not obtained significant differences for the annual actual ET when planted in areas of Cerrado and Atlantic Forest. As for planted and natural forests, there were significant variations in water consumption by these covers on the area of the studied biomes.

[pt] Esta dissertação propõe uma metodologia baseada em Modelos de Markov Ocultos (Hidden Markov Models - HMM) para a classificação de culturas agrícolas, explorando informações de seqüências temporais de imagens dos sensores TM e ETM+/Landsat. O método reconhece os diferentes tipos de culturas agrícolas analisando os perfis espectrais em uma seqüência temporal de imagens de satélite de média resolução espacial ( aproximadamente 30m). Nesta abordagem, o comportamento temporal de cada classe de cultura é modelado por um HMM específico. A classificação é feita segmento-a-segmento, descritos por um vetor de atributos calculado como as médias espectrais dos pixels contidos no segmento em cada banda da imagem. Os vetores de atributos do segmento em cada imagem da seqüência de imagens são subseqüentemente submetidos aos HMMs de cada classe de cultura. O segmento é então associado à cultura cujo HMM correspondente gera a maior probabilidade de emitir a seqüência de valores espectrais observada. Os experimentos para análise foram conduzidos utilizando-se um conjunto de 12 imagens LANDSAT coregistradas e corrigidas radiometricamente. As imagens cobrem uma área do estado de São Paulo, Brasil, com aproximadamente 124.100ha, entre 2002 e 2004. As seguintes coberturas vegetais foram consideradas: cana de açúcar, soja, milho, pastagem e matagaleria. A avaliação do desempenho do método foi efetuada utilizando-se um conjunto de dados classificado visualmente por dois especialistas e validado por um extenso trabalho de campo. O desempenho do método de classificação multitemporal proposto foi comparado com o de um classificador monotemporal de máxima verossimilhança, e os resultados mostraram a superioridade notável do método baseado em HMM, o qual alcançou uma acurácia média de nada menos que 91% na identificação do tipo correto de cultura agrícola, para seqüências de dados contendo apenas uma única classe de cultura. / [en] This work proposes a Hidden Markov Model (HMM)-based methodology to classify agricultural crops, exploring information of temporal image sequences from TM and ETM+/Landsat sensors. HMMs are used to relate the varying spectral response along the crop cycle with plant phenology for different crop classes. The method recognizes different agricultural crops by analyzing their spectral profiles over a temporal sequence of medium resolution satellite images ( approximation 30m). In our approach the temporal behaviour of each crop class is modelled by a specific HMM. A segment- based classification is performed using the average spectral values of the pixels in each image segment across an image sequence, which is subsequently submitted to the HMMs of each crop class. The image segment is assigned to the crop class, whose corresponding HMM delivers the highest probability of emitting the observed sequence of spectral values. Experiments were conducted upon a set of 12 co-registered and radiometrically corrected LANDSAT images. The images cover an area of the State of São Paulo, Brazil with about 124.100ha, between the years 2002 and 2004. The following classes were considered: sugarcane, soybean, corn, pasture and riparian forest. Performance assessment was carried out upon a data set classified visually by two analysts and validated by extensive field work. The performance of the proposed multitemporal classification method was compared to that of a monotemporal maximum likelihood classifier, and the results indicated a remarkable superiority of the HMM-based method, which achieved an average of no less than 91% accuracy in the identification of the correct crop, for sequences of data containing a single crop class.

Ph.D.

M.Sc. (Geography) / The aim of this research is to determine if, by means of Landsat MSS digital data, urban land use classes can be identified and separated, and if changes in land use (urban sprawl) can be detected, over a period of time. Regional authorities function at inter-municipal scale. In order for these instittitions to perform these functions, they need to have access to standardized data (standardized in scale, time and interpretation) in order to obtain a global view of the total area under their authority. Remotely sensed digital data have the potential to fulfil these needs. A secondary objective will then also be to make an evaluation of the various applications of the results to the relevant authorities.

In the past years considerable attention has been given to soil organic carbon (SOC) stored in permafrost-affected soils in periglacial terrain. Studies have shown that these soils store around half the global SOC pool, making them a key component of the global carbon cycle. Much of the SOC presently stored in these soils has accumulated since the Pleistocene and is protected from decomposition and erosion by low temperatures close to or below the freezing point. This makes it vulnerable to remobilization under a warming climate. This thesis provides new data on SOC storage in three study areas in Siberian periglacial terrain. A high-resolution land cover classification (LCC) for each study area is used to perform detailed vertical and spatial partitioning of SOC. The results show that the vast majority (>86%) of the ecosystem carbon is stored in the top meter of soil. Low relative storage of carbon in plant phytomass indicates limited uptake potential by vegetation and emphasises the vulnerability of the SOC pool to geomorphic changes. Peat formation as well as cryoturbation are identified as the two main pedogenic processes leading to accumulation of SOC. Presence or absence of ice-rich Yedoma deposits determine soil formation and SOC storage at landscape scale. At local scale, periglacial landforms dominate SOC allocation in the tundra, while forest ecosystem dynamics and catenary position control SOC storage in the taiga. A large diversity of soil types is found in these environments and soil properties within pedons can be highly variable with depth. High-resolution satellite imagery allows upscaling of the SOC storage at unprecedented detail, but replication of soil pedons is a limiting factor for mapping of SOC in remote periglacial regions. Future research must look beyond traditional LCC approaches and investigate additional data-sources such as digital elevation models. The concept of state factors of soil formation is advocated as a framework to investigate present day and future SOC allocation in periglacial terrain.

Classification of terrain cover from satellite radar imagery represents an area of considerable current interest and research. Most satellite sensors used for land applications are of the imaging type. They record data in a variety of spectral channels and at a variety of ground resolutions. Spectral pattern recognition refers to classification procedures utilizing pixel-by-pixel spectral information as the basis for automated land cover classification. A number of methods have been developed in the past to classify pixels [resolution cells] from multispectral imagery to a priori given land cover categories. Their ability to provide land cover information with high classification accuracies is significant for work where accurate and reliable thematic information is needed. The current trend towards the use of more spectral bands on satellite instruments, such as visible and infrared imaging spectrometers, and finer pixel and grey level resolutions will offer more precise possibilities for accurate identification. But as the complexity of the data grows, so too does the need for more powerful tools to analyse them. It is the major objective of this study to analyse the capabilities and applicability of the neural pattern recognition system, called fuzzy ARTMAP, to generate high quality classifications of urban land cover using remotely sensed images. Fuzzy ARTMAP synthesizes fuzzy logic and Adaptive Resonance Theory (ART) by exploiting the formal similarity between the computations of fuzzy subsethood and the dynamics of category choice, search and learning. The paper describes design features, system dynamics and simulation algorithms of this learning system, which is trained and tested for classification (8 a priori given classes) of a multispectral image of a Landsat-5 Thematic Mapper scene (270 x 360 pixels) from the City of Vienna on a pixel-by-pixel basis. Fuzzy ARTMAP performance is compared with that of an error-based learning system based upon the multi-layer perceptron, and the Gaussian maximum likelihood classifier as conventional statistical benchmark on the same database. Both neural classifiers outperform the conventional classifier in terms of classification accuracy. Fuzzy ARTMAP leads to out-of-sample classification accuracies, very close to maximum performance, while the multi-layer perceptron - like the conventional classifier - shows difficulties to distinguish between some land use categories. (authors' abstract) / Series: Discussion Papers of the Institute for Economic Geography and GIScience