Nas últimas décadas, com o crescimento acelerado na geração e armazenamento de dados, houve um aumento na necessidade de criação e gerenciamento de grandes bases de dados. Logo, a utilização de técnicas de mineração de dados adequadas para descoberta de padrões e informações úteis em bases de dados é uma tarefa de interesse. Em especial, bases de séries temporais têm sido alvo de pesquisas em áreas como medicina, economia e agrometeorologia. Em mineração de dados, uma das tarefas mais exploradas é a classificação. Entretanto, é comum em bases de séries temporais, a quantidade e complexidade de dados extrapolarem a capacidade humana de análise manual dos dados, o que torna o processo de supervisão dos dados custoso. Como consequência disso, são produzidos poucos dados rotulados, em comparação a um grande volume de dados não rotulados disponíveis. Nesse cenário, uma abordagem adequada para análise desses dados é a classificação semissupervisionada, que considera dados rotulados e não rotulados para o treinamento do classificador. Nesse contexto, este trabalho de mestrado propõe 1) uma metodologia de análise de dados obtidos a partir de séries temporais de imagens de satélite (SITS) usando tarefas de mineração de dados e 2) uma técnica baseada em grafos para classificação semissupervisionada de séries temporais extraídas de imagens de satélite. A metodologia e a técnica de classificação desenvolvidas são aplicadas na análise de séries temporais de índices de vegetação obtidas a partir de SITS, visando a identificação de áreas de plantio de cana-de-açúcar. Os resultados obtidos em análise experimental, realizada com apoio de especialistas no domínio de aplicação, indicam que a metodologia proposta é adequada para auxiliar pesquisas em agricultura. Além disso, os resultados do estudo comparativo mostram que a técnica de classificação semissupervisionada desenvolvida supera métodos de classificação supervisionada consolidados na literatura e métodos correlatos de classificação semissupervisionada. / The amount of digital data generated and stored as well as the need of creation and management of large databases has increased significantly, in the last decades. The possibility of finding valid and potentially useful patterns and information in large databases has attracted the attention of many scientific areas. Time series databases have been explored using data mining methods in serveral domains of application, such as economics, medicine and agrometeorology. Due to the large volume and complexity of some time series databases, the process of labeling data for supervised tasks, such as classification, can be very expensive. To overcome the problem of scarcity of labeled data, semi-supervised classification, which benefits from both labeled and unlabeled data available, can be applied to classify data from large time series databases. In this Master dissertation, we propose 1) a framework for the analysis of data extracted from satellite image time series (SITS) using data mining tasks and 2) a graph-based semi-supervised classification method, developed to classify temporal data obtained from satellite images. According to experts in agrometeorology, the use of the proposed method and framework provides an automatic way of analyzing data extracted from SITS, which is very useful for supporting research in this domain of application. We apply the framework and the proposed semi-supervised classification method in the analysis of vegetation index time series, aiming at identifying sugarcane crop fields, in Brazil. Experimental results indicate that our proposed framework is useful for supporting researches in agriculture, according to experts in the domain of application. We also show that our method is more accurate than traditional supervised methods and related semi-supervised methods.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-18112016-105621 |
| Date | 29 April 2016 |
| Creators | Bruno Ferraz do Amaral |
| Contributors | Elaine Parros Machado de Sousa, Gustavo Enrique de Almeida Prado Alves Batista, Alexandre Plastino de Carvalho |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências da Computação e Matemática Computacional, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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