Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / In order to manage adequately natural resources inside a fragile environment, just like Caatinga, one should know its properties and spatial distribution. This work proposes an approach to classify LANDSAT-5 satellite images. These images, corresponding to a semiarid environment located in Iguatu country, Ceara, Brazil, were classified aiming at detecting the Caatinga biome by two type of classifiers based on machinery learning: Multi Layer Perceptron (MLP) and Support Vector Machine (SVM). The static classifier of Maximum Likelihood was also used as comparison to the other two methods. Agriculture, water, anthropical, herbaceous shrub Caatinga (CHA) and dense high Caatinga (CAD) are the five classes defined for classifying. MLP method tests were carried out changing neurons quantity in the intermediate layer. SVM method tests were carried out changing σ, from Gauss function, and penalization parameter (C). Performance of the tests was analyzed by Global Accuracy, Specific Accuracy and Kappa coefficient. The last one calculated by confusion matrix, which has been generated by comparison of classification data and ground control points GPS georreferenced (true points). MLP method presented best performance for tests in which 12 neurons have been attributed to the intermediate layer resulting in Global Accuracy and Kappa values of 82.14% and 0.76, respectively. On the other hand, SVM method presented best performance for tests carried out with C=1000 and σ=2, resulting in Global Accuracy and Kappa values of 86.03% and 0.77, respectively. The Maximum Likelihood classifier presented 81.2% of its pixels correctly classified (Global Accuracy) and K coefficient value of 0.73. The values of Specific Accuracy, which makes it possible to analyze the performance of each individual class, were above 70% in each class. A total 576 km2 area was classified. Between the two types of Caatinga biome considered, herbaceous shrub Caatinga (CHA) comes to be the most common. Therefore, taking into account experimental results, it is possible to conclude that both SVM and MLP methods, which are based on machine learning, show satisfactory performance for classifying Caatinga biome. / O manejo adequado dos recursos naturais em ambientes frÃgeis, como o da Caatinga, requer o conhecimento de suas propriedades e distribuiÃÃo espacial. Desta forma, o presente trabalho propÃe uma abordagem para a classificaÃÃo de imagens do satÃlite LANDSAT-5, correspondente a uma regiÃo semiÃrida localizada no municÃpio de Iguatu no Estado do CearÃ, objetivando detectar o bioma da Caatinga por meio de dois tipos de classificadores baseados em aprendizado de mÃquina: o mÃtodo baseado em Perceptrons de MÃltiplas Camadas-MLP (do inglÃs Multi Layer Perceptron) e o mÃtodo MÃquinas de Vetores de Suporte-SVM (do inglÃs Support Vector Machine). O classificador estatÃstico da mÃxima verossimilhanÃa, por ser amplamente utilizado na literatura, tambÃm foi aplicado à Ãrea em estudo para que o desempenho dos mÃtodos propostos fosse comparado aos destes. Cinco classes foram definidas para a classificaÃÃo, a saber: agricultura, antropizada, Ãgua, caatinga herbÃcea arbustiva (CHA) e caatinga arbÃrea densa (CAD). Para o mÃtodo MLP, foram realizados testes variando a quantidade de neurÃnios na camada intermediÃria. Jà os testes para o mÃtodo SVM consistiram em variar o parÃmetro σ da funÃÃo gaussiana e o parÃmetro de penalizaÃÃo (C). A eficiÃncia dos mÃtodos foi analisada por meio dos coeficientes de ExatidÃo Global, ExatidÃo EspecÃfica e de Kappa calculados por meio dos dados da matriz de confusÃo. Esta, por sua vez, foi gerada para cada mÃtodo a partir da comparaÃÃo entre a classificaÃÃo e os pontos georreferenciados com aparelho GPS (correspondentes à verdade terrestre). O mÃtodo MLP apresentou melhor desempenho para o teste em que 12 neurÃnios foram atribuÃdos à camada intermediÃria, com valores de ExatidÃo Global e de Kappa de 82,14% e 0,76, respectivamente. Jà o mÃtodo SVM apresentou melhor performance para o teste com C=1000 e σ=2 no qual se obteve valores de 86,03% e 0,77 para os coeficientes de ExatidÃo Global e Kappa, respectivamente. O valor de ExatidÃo Global para o classificador estatÃstico da mÃxima verossimilhanÃa permitiu concluir que 81,2% dos pixels foram classificados corretamente e o coeficiente de Kappa para este mÃtodo foi de 0,73. Os valores dos coeficientes de ExatidÃo EspecÃfica, que proporcionam analisar o desempenho dos mÃtodos em cada classe, foram superiores a 70%. A Ãrea total classificada foi de 576 km2 e, dentre as duas classes consideradas para o bioma Caatinga, a predominante à a do tipo caatinga herbÃcea arbustiva (CHA). Assim, por meio dos resultados experimentais obtidos, pode-se afirmar que os mÃtodos SVM e MLP, baseados em aprendizado de mÃquina, apresentaram desempenho satisfatÃrio para a classificaÃÃo do bioma Caatinga.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:3861 |
| Date | 06 March 2009 |
| Creators | Beatriz Fernandes SimplÃcio Sousa |
| Contributors | Adunias dos Santos Teixeira, Francisco de Assis Tavares Ferreira da Silva, Arthur PlÃnio de Souza Braga, Marisete Dantas de Aquino |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia AgrÃcola, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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