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Title: Análise estatística de métodos de interpolação espacial e técnicas de sensoriamento remoto usando imagem de satélite na caracterização batimétrica da Bacia Potiguar
Other Titles: Statistical analysis of space interpolation methods and remote sensing techniques using sattelite imagery in the bathymetric characterization of the potiguas basin
Authors: Campos, Pedro Henrique Pinto
Keywords: Processamento digital de imagens;Landsat;Geoprocessamento;MDT
Issue Date: 20-Apr-2018
Citation: CAMPOS, Pedro Henrique Pinto. Análise estatística de métodos de interpolação espacial e técnicas de sensoriamento remoto usando imagem de satélite na caracterização batimétrica da Bacia Potiguar. 2018. 87f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: O Brasil tem um dos maiores litorais do mundo com mais de 8.500 km de extensão, muitas de suas cidades foram instaladas no litoral e estão sujeitas às consequências de problemas associados a uma ocupação não planejada: erosão costeira, desordenamento urbano, impacto paisagístico, ecológicos e etc. Isso torna necessário um estudo cada vez mais aprofundado do entendimento da morfologia e de modelos de mapeamento da plataforma continental, além disso existe no processo a geração de mapas batimétricos por meio de interpolação a partir de nuvens de pontos, assim outro estudo necessário é o entendimento de modelos matemáticos usados nessas interpolações. A imagem de satélite de uma ampla captação eletromagnética, por meio de algumas metodologias de cálculos específicos, pode mostrar, por exemplo, a batimetria rasa da plataforma continental. A literatura mostra que ainda não se sabe qual metodologia de cálculo é a mais adequada. Existem diversos métodos de interpolação hoje, mas ainda muito se discute sobre quais são os mais apropriados para cada caso. O mapeamento do leito marinho é importante para diversas finalidades. Pode ser usado para navegação, prospecção de reservatórios de petróleo, monitoramento ambiental, modelagem de ondas, estudo de erosão costeira, atualização de carta náutica e outros. Moura (2010) fez a análise de interpoladores usando dados de batimetria obtidos por Cartas Náuticas e dados de batimetria obtidos in loco. Em seu trabalho foram avaliados uma série de 12 interpoladores. Uma imagem de satélite processada por Gomes et al. (2007) foi usada para auxiliar numa avaliação visual dos resultados. O presente trabalho tem como objetivo geral fornecer uma referência quantitativa proveniente de uma extração de batimetria de uma imagem de satélite Landsat 8 OLI/TIRS da plataforma continental do estado do Rio Grande do Norte para fazer uma análise estatística dos interpoladores usados em dados levantados in loco. Os métodos de extração de batimetria usados foram Mcfeeters (1996) e Philpot (1989). A extração de batimetria foi feita com os softwares ArcGIS, Envi e Matlab. As interpolações foram feitas no Surfer e os dados foram comparados entre si usando as análises estatísticas de coeficiente de correlação (R²), índice de concordância (d), MAPE, RMSE e validação cruzada. Em relação à extração de batimetria, o Mcfeeters (1996) foi o método que trouxe uma melhor representação da região. Já em termos de resultado das interpolações dos dados de batimetria in loco os interpoladores polinômio local, inverso da distância, mínima curvatura foram estatisticamente geraram modelos mais representativos do local. Para os dados de carta náutica, os interpoladores Vizinho Natural, Triangulação por Interpolação Linear, Krigagem e Função Base Radial foram comprovados estatisticamente como os mais apropriados por terrem apresentado os menores erros. Ao final chegou-se a conclusão de que a extração de batimetria por imagem de satélite pode sim complementar a análises dos interpoladores usados nos dados de batimetria de carta náutica e Petrobras/UFRN.
Abstract: The extraction of bathymetry by satellite image is an activity that has been evolving in its methodology due to the aerospacial technological advances. Satellite images of a wide electromagnetic capture are able to bring information that are beyond traditional photographs. They are images that, through some specific calculations methodologies can show, for example, the depth of the ocean. The literature shows that it is not yet known which calculation methodology is most appropriate. Another key point involved in the process is the generation of bathymetric maps by interpolation from clouds of points, there are several methods of interpolation today, but much is still debated about which are the most appropriate for each case. The mapping of the seabed is an activity performed for several purposes. It can be used for navigation, oil reservoir prospecting, environmental monitoring, wave modeling, coastal erosion study and others. Brazil has one of the largest coastlines in the world with more than 8500 km of extension, many of its cities have been installed on the coast and are submitted to the consequences of problems associated with the sea, coastal erosion, urban disorder, landscape impact, ecological impact etc. This necessitates a deeper study of ocean floor mapping models. Moura (2010) did the interpolation analysis using bathymetry data obtained by Nautical Charts and bathymetry data obtained in loco. In his work a series of 12 interpolators were evaluated. A satellite image of Gomes et al. (2007) was used to aid in a visual evaluation of the results. The present work has as general objective to complement the analysis of Moura (2010), providing a quantitative reference to make this evaluation, from a bathymetry extraction of a Landsat 8 Satellite Image of the region. The methods of bathymetry extraction used were Mcfeeters (1996) and Philpot (1989). The extraction of bathymetry was done with the software Arcgis, Envi and Matlab. The interpolations were made in the Surfer and the data were compared to each other using the statistical analysis of Correlation Coefficient (R²), concordance index (d), MAPE, RMSE and Cross Validation. In terms of the results of the bathymetry extraction, Mcfeeters (1996) was the method that brought better representation of the region. In terms of result of the interpolations of the in-situ bathymetry data, the Interpolators Local Polynomial, Inverse Distance, Minimum Curvature were chosen the most representative methods. For nautical chart data, the Natural Neighbor, Triangulation with Linear Interpolation, Kriging, and Radial Base Function interpolators were classified as the most appropriated interpolation methods because they had the best statistic results.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25706
Appears in Collections:PPEC - Mestrado em Engenharia Civil

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