Avaliação de técnicas de segmentação e classificação automática de imagens landsat-tm no mapeamento do uso do solo na Amazônia1

O mapeamento do uso da terra é fundamental para o entendimento dos processos de mudanças globais, especialmente em regiões como a Amazônia que estão sofrendo grande pressão de desenvolvimento. Tradicionalmente estes mapeamentos têm sido feitos utilizando técnicas de interpretação visual de imagens de satélites, que, embora de resultados satisfatórios, demandam muito tempo e alto custo. Neste trabalho é proposta uma técnica de segmentação da imagens com base em um algoritmo de crescimento de regiões, seguida de uma classificação não-supervisionada por regiões. Desta forma, a classificação temática se refere a um conjunto de elementos (pixels da imagem), beneficiando-se portanto da informação contextual e minimizando as limitações das técnicas de processamento digital baseadas em análise pontual (pixel-a-pixel). Esta técnica foi avaliada numa área típica da Amazônia, situada ao norte de Manaus, AM, utilizando imagens do sensor "Thematic Mapper" - TM do satélite Landsat, tanto na sua forma original quanto decomposta em elementos puros como vegetação verde, vegetação seca (madeira), sombra e solo, aqui denominada imagem misturas. Os resultados foram validados por um mapa de referência gerado a partir de técnicas consagradas de interpretação visual, com verificação de campo, e indicaram que a classificação automática é viável para o mapeamento de uso da terra na Amazônia. Testes estatísticos indicaram que houve concordância significativa entre as classificações automáticas digitais e o mapa de referência (em tomo de 95% de confiança).

Análise da composição florística e fitossociológica da floresta nacional do Tapajós com o apoio geográfico de imagens de satélites

O objetivo desse trabalho foi analisar a distribuição da cobertura vegetal de diversas porções da Floresta Nacional (FLONA) do Tapajós (FNT), no Pará, através de atributos florísticos e fitossociológicos apoiados por imagens de satélites, em áreas de floresta primária (FP) e floresta secundária (FS). Para isso foram amostrados 35 transectos de 10 m ' 250 m em áreas de FP de alto e baixo platô, incluindo também as áreas alteradas por de corte florestal seletivo de madeira e 29 transectos de 10 m ' 100 m em áreas de FS em vários estágios regenerativos. Em cada um desses transectos foram levantadas informações dendrométricas como DAP (Diâmetro à Altura do Peito), altura total (AT) e altura comercial (AC), além de localização dos indivíduos arbóreos dentro das amostras. Os diâmetros de inclusão para as áreas de floresta primária e secundária foram de 10 cm e 3 cm, respectivamente. Foram inventariados 7666 indivíduos (6607 árvores ou arbustos e 1059 palmeiras) em uma área amostral de 11,65 ha, distribuídos em diferentes regiões da FNT. Foram identificadas em áreas de FP e FS 190 espécies de árvores, arbustos e palmeiras distribuídas entre 153 gêneros e 46 famílias. Nas FP e FS foi encontrado um índice de diversidade de Shannon-Wiener (H') de 4,44 e 4,09 nits.indivíduos-1, respectivamente, indicando uma alta diversidade biológica para essas duas fitofisionomias. Através de análises multivariadas foi possível concluir que existe uma diferença florística e quantitativa na porção norte, centro e sul da FLONA. As áreas de FS apresentaram uma grande heterogeneidade ambiental, dificultando o processo de agrupamento das suas fases sucessionais. Através desse trabalho foi possível concluir que o apoio das imagens ETM+/Landsat e RADARSAT-1 otimizou o processo de amostragem da FNT e possibilitou a análise espacial das regiões com maior diferenciação florística e fitossociológica da Floresta Nacional.

Detecção de cicatrizes de áreas queimadas baseada no modelo linear de mistura espectral e imagens índice de vegetação utilizando dados multitemporais do sensor MODIS/TERRA no estado do Mato Grosso, Amazônia brasileira

O objetivo desta pesquisa foi avaliar os dados do sensor MODIS para detectar e monitorar cicatrizes de áreas recém queimadas. Utilizamos imagens da reflectância de superfície do sensor MODIS: produto MOD09 (dia 5 de outubro) e produto MOD13A1 (meses de outubro e novembro). Foi avaliada também uma série temporal de um ano dos índices de vegetação (IV) EVI e NDVI (produto MOD13A1). Uma imagem do sensor ETM+ (dia 5 de outubro) foi utilizada como base para a delimitação dos polígonos amostrais e avaliação dos dados MODIS devido a sua melhor resolução espacial. A metodologia focou na aplicação do modelo linear de mistura espectral nas imagens reflectância para a geração das imagens fração sombra. Análises de regressão foram efetuadas para comparação entre o percentual de sombra derivado da imagem ETM+ e das imagens MODIS. As alterações multitemporais nas imagens IV foram avaliadas com base no teste de Tukey. Os resultados mostraram que a imagem fração sombra gerada a partir do produto MOD09 apresentou um R² = 0,66 (p < 0,01) em relação aos dados ETM+. Para as imagens do produto MOD13A1 não foram identificadas relações significativas. Os IV dentro dos mesmos polígonos apresentaram uma variação sazonal durante o ano. No entanto, não houve uma diminuição significativa dos valores destes índices nos meses onde foram observadas as cicatrizes de áreas recém queimadas. Portanto, o produto MOD09 mostrou-se mais eficiente que o produto MOD13A1 para a detecção de cicatrizes de áreas recém queimadas. A análise multitemporal dos IV sugeriu que não foi possível detectar este mesmo padrão na área de estudo.

Software livre e de código aberto para avaliação de imagens de angiotomografia de coronárias

FUNDAMENTO: A estandardização do padrão de imagens utilizada dentro da medicina foi realizada em 1993 por meio do padrão DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Diversos exames utilizam esse padrão e cada vez mais são necessários softwares capazes de manipular esse tipo de imagem, porém esses softwares geralmente não têm o formato livre e de código aberto, e isso dificulta o seu ajuste para os mais diferentes interesses. OBJETIVO: Desenvolver e validar um software livre e de código aberto capaz de manipular imagens DICOM de exames de angiotomografia de coronárias. MÉTODOS: Desenvolvemos e testamos o software intitulado ImageLab na avaliação de 100 exames selecionados de forma randômica por meio de um banco de dados. Foram realizadas 600 análises divididas por dois observadores utilizando o ImageLab e um outro software comercializado junto a aparelhos de tomografia computadorizada Philips Brilliance, na avaliação da presença de lesões e placas coronarianas nos territórios do Tronco da Coronária Esquerda (TCE) e na Artéria Descendente Anterior (ADA). Para avaliar as concordâncias intraobservador, interobservadores e intersoftware, utilizamos concordância simples e estatística Kappa. RESULTADOS: As concordâncias observadas entre os softwares foram em geral classificadas como substancial ou quase perfeitas na maioria das comparações. CONCLUSÃO: O software ImageLab concordou com o software Philips na avaliação de exames de angiotomografia de coronárias especialmente em pacientes sem lesões, com lesões inferiores a 50% no TCE e inferiores a 70% na ADA. A concordância para lesão >70% na ADA foi menor, porém isso também é observado quando se utiliza o padrão de referência anatômico.

Consistência hidrológica de modelos digitais de elevação (MDE) para definição da rede de drenagem na sub-bacia do horto florestal Terra Dura, Eldorado do Sul, RS

O desenvolvimento da erosão hídrica ocorre em resposta ao modo como a água se move através e sobre uma determinada paisagem. O modelo digital de elevação (MDE) deve, portanto, ser o mais preciso possível, uma vez que constitui a base para a análise do relevo. Este trabalho teve como objetivo definir um modelo digital de elevação hidrologicamente consistente (MDEHC) e o método de direção de fluxo mais adequado para a definição da rede de drenagem na sub-bacia do horto florestal Terra Dura, município de Eldorado do Sul, RS. Foram testados os modelos gerados com os interpoladores Topogrid e redes triangulares irregulares (Triangulated Irregular Network -TIN) linear (TIN L) e TIN natural neighbor (TIN NN). A qualidade em relação às análises hidrológicas foi avaliada por meio da comparação das curvas de nível geradas pelos modelos testados com as curvas originais da sub-bacia (escala 1:10.000); da avaliação da quantidade de áreas planas; e da comparação da drenagem gerada pelos modelos a partir dos métodos de direção de fluxo Deterministic (D8) e Deterministic infinity (D∞ ou D infinito) com a drenagem original. Entre os modelos avaliados, o Topogrid apresentou maior consistência hidrológica, verificada na melhor continuidade das curvas de nível (menos arestas) e maior detalhamento da área de drenagem e divisores, acarretando menor quantidade de áreas planas e caminhos de fluxo mais detalhados, independentemente do método de direção de fluxo utilizado. Em relação à rede de drenagem, o método distribuído D∞ obteve melhor desempenho na descrição dos caminhos de fluxo, comparado ao método de direção única D8. O MDEHC Topogrid associado ao método D∞ proporcionou a identificação mais precisa dos caminhos preferenciais do fluxo que formam a rede de drenagem.

Discriminação da cobertura vegetal do Cerrado matogrossense por meio de imagens MODIS

O objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial de uso do modelo linear de mistura espectral (MLME), aplicado em imagens "Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer" (MODIS), para discriminar as classes de cobertura vegetal natural e antropogênica do Cerrado matogrossense. O monitoramento do bioma Cerrado está se tornando muito importante devido à sua forte antropização, principalmente nas últimas quatro décadas. Nesse contexto, o sensor MODIS apresenta-se como opção devido à sua alta resolução temporal. Entretanto, considerando sua moderada resolução espacial, é indicada a decomposição de sua resposta espectral. O MLME apresenta-se como uma técnica viável, pois permite estimar o percentual dos componentes do pixel. Os dados utilizados nos perfis temporais das classes corresponderam às seguintes imagens fração do MLME: vegetação, solo e sombra. A discriminação das classes naturais e antropogênicas foi avaliada por meio do cálculo da distância Mahalanobis e apresentada por meio de dendrogramas. As imagens fração permitem análises de séries temporais na caracterização espacial e temporal das classes. As imagens fração solo e sombra, na estação seca, apresentam melhores resultados na discriminação das classes selecionadas. Para discriminação de classes com composições florísticas semelhantes, são indicadas as imagensfraçãoda estação chuvosa.

Imagens multipolarizadas do sensor Palsar/Alos na discriminação das fases fenológicas da cana‑de‑açúcar

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial das imagens multipolarizadas do sensor‑radar Palsar/Alos em diferenciar as fases fenológicas da cana‑de‑açúcar. Valores digitais de quatro imagens do sensor, dos meses de fevereiro, maio, agosto e outubro de 2008, com polarizações HH (emissão e recebimento de onda na polarização horizontal) e HV (emissão de onda na polarização horizontal e recebimento na vertical), foram convertidos para coeficientes de retroespalhamento (σ°), para a análise de dados de cana‑de‑açúcar, cultivadas em talhões na região nordeste do Estado de São Paulo. Foram selecionadas três variedades, em diferentes estágios fenológicos: RB85‑5156, seis talhões; RB86‑7515, dez talhões; e RB92‑5345, dez talhões. As diferenças entre as fases fenológicas foram avaliadas para cada uma das variedades e, também, entre as variedades. A utilização simultânea ou não dos dados do sensor Palsar/Alos, obtidos em duas polarizações, foi capaz de discriminar as diferentes fases de crescimento da cana‑de‑açúcar, com exceção da fase de crescimento dos colmos e a fase de maturação, em que não foi observada diferença significativa.

Determinação de fatores de empilhamento através de fotografias digitais

O objetivo deste trabalho foi analisar a exatidão de estimativas de fatores de empilhamento obtidas através de fotografias digitais e de software especialmente desenvolvido para esta finalidade, em pilhas sobre caminhões. Para isto, foram utilizados seis caminhões com cinco pilhas cada um, pertencentes à ACESITA ENERGÉTICA Ltda. Após as análises, verificou-se que a diferença média entre os fatores obtidos pelo método fotográfico e os fatores reais foi da ordem de 3,2%, com tendência de superestimação dos fatores obtidos pelo método fotográfico. Pelo teste "t", verificou-se, também, que os fatores obtidos pelo método fotográfico diferiram dos fatores reais, principalmente devido ao mau empilhamento da madeira.

Uso de imagens orbitais como base de dados para projetos de reforma agrária

Análises técnica e econômica foram realizadas em imagens dos sensores IKONOS, TM/Landsat 5, ETM+/Landsat 7 e CCD/CBERS, objetivando a verificação da viabilidade destas como base de dados em projetos de reforma agrária. Essas análises efetuadas e a situação de mercado indicaram que a imagem IKONOS apresenta excelente desempenho técnico, mas o custo de aquisição inviabiliza sua utilização como base de dados para a reforma agrária. A imagem do Landsat 7, com baixo custo de aquisição, apresentou grande viabilidade técnica para fins de reforma agrária. No entanto, a perda do contato com a plataforma Landsat 7 inviabilizou a compra de novas imagens do sensor ETM+. A imagem CCD/CBERS apresentou a segunda maior similaridade com a verdade de campo e o menor índice Kappa para a classificação. Apesar do baixo índice de exatidão para a classificação, as análises de custo, o lançamento do CBERS-2 e a possibilidade de correção dos problemas de radiometria podem tornar as imagens da plataforma CBERS-2 concorrentes de peso no mercado e, ainda, preencher a lacuna deixada pela perda do Landsat 7. A imagem do Landsat 5 apresentou o mais baixo desempenho técnico nas análises efetuadas. Entretanto, seu potencial como base de dados é amplamente reconhecido pelo INCRA, que ainda utiliza tais imagens. O declínio da vida útil do Landsat-5 atribui mais importância ao lançamento do CBERS-2.

Análise de mapas de represas publicados na web usando imagens orbitais CCD/CBERS no estado de Minas Gerais

Neste trabalho, bancos de dados públicos e gratuitos disponíveis na World Wide Web (WEB) foram utilizados para avaliar as áreas das superfícies dos espelhos d'água das represas de Furnas e do Funil, no Estado de Minas Gerais. O objetivo foi comparar as informações obtidas nos bancos da WEB com os valores das áreas calculadas a partir de imagens do sensor CCD a bordo dos satélites CBERS2 e CBERS2B. A área da represa de Furnas obtida a partir das imagens CCD/CBERS2B, ano 2008, foi de 1.138 km², mas nos bancos de dados consultados esta área estava entre 1.182 e 1.503 km². A represa do Funil, construída em 2003, com superfície de espelho d'água de 29,37 km² e uma ilha com área de 1,93 km² não aparecem nos bancos Atlas, Geominas, IGAM e IBGE. Os resultados mostraram algumas discrepâncias nos bancos de dados publicados na WEB, tais como diferenças em áreas e supressão ou extrapolação de limites do espelho d'água. Concluiu-se que, até o momento, os responsáveis por algumas publicações de bancos de dados no Estado de Minas Gerais não tiveram rigor suficiente com as atualizações. As imagens CCD/CBERS, que também são dados públicos disponíveis na WEB, mostraram ser produtos adequados para verificar, atualizar e melhorar as informações publicadas.

Estimativa de parâmetros biofísicos de plantios de café a partir de imagens orbitais de alta resolução espacial

O uso de recursos de sensoriamento remoto orbital constitui um grande avanço no levantamento de dados sobre a cafeicultura, sobretudo por seu caráter temporal e baixo custo. Sendo assim, o objetivo do trabalho foi avaliar a utilização da imagem do satélite QUICKBIRD na determinação de parâmetros biofísicos importantes para a cultura cafeeira. Foram utilizados 25 talhões com plantios de café localizados entre os municípios de Ribeirão Corrente, Franca e Cristais Paulista (SP). Os parâmetros biofísicos utilizados foram os espaçamentos entre linhas e plantas, altura, IAF, diâmetro da copa, porcentagem de cobertura vegetal, rugosidade, variedade e biomassa. Foram utilizados valores de refletância real das bandas espectrais do satélite QUICKBIRD e os índices de vegetação NDVI, GVI, SAVI e RVI. A partir desses dados, foram feitas análises de regressão linear e não linear para a geração dos modelos de estimativa. A utilização de modelos de regressão baseados em equações não lineares mostrou-se mais adequado para determinar os parâmetros IAF e a porcentagem de biomassa, importantes como indicativos da produtividade da cultura cafeeira.

Avaliação dos parâmetros de imagens de massas anexiais pélvicas em tele-ecografia

OBJETIVO: Avaliar os parâmetros ultrassonográficos relacionados às características morfológicas de massas anexiais pélvicas por meio da obtenção de imagens bidimensionais por um observador presencial, encaminhadas eletronicamente (via tele-ecografia) nos modos estático e dinâmico a observadores não presenciais (à distância) para análises comparativas inter e intraobservadores a fim da validação de uma segunda opinião. MÉTODOS: No período de março a agosto de 2010 foram selecionadas 50 pacientes que apresentavam visualização de massa anexial pélvica no exame ecográfico. Elas foram submetidas ao exame ultrassonográfico por vias abdominal e endovaginal. As imagens foram capturadas nos modos estático e dinâmico, encaminhadas eletronicamente para avaliação de dois examinadores não presenciais e avaliadas de acordo com parâmetros morfológicos ultrassonográficos previamente determinados. RESULTADOS: Os avaliadores não presenciais nas modalidades estática e dinâmica obtiveram concordância quase perfeita para todos os parâmetros morfológicos com valores de Kappa entre 0,6 e 0,8. Não houve diferença entre as modalidades empregadas, exceto para o parâmetro morfológico projeção papilar na modalidade estática, em que a concordância foi quase perfeita (0,8) enquanto na modalidade dinâmica foi substancial (0,6). CONCLUSÕES: Os parâmetros ultrassonográficos das características de massas anexiais pélvicas encaminhadas por tele-ecografia são passíveis de serem validadas para emissão de uma segunda opinião. Não houve diferenças significativas quanto à metodologia empregada na emissão das imagens tele-ecográficas (estática ou dinâmica) na caracterização da composição das massas anexiais pélvicas.

ANATI QUANTI: software de análises quantitativas para estudos em anatomia vegetal

Em diversos estudos interdisciplinares em que a Anatomia Vegetal é utilizada, análises quantitativas complementares são necessárias. Geralmente, a avaliação micromorfométrica é feita manualmente e/ou utilizando programas computacionais de análise de imagens não específicos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um programa específico para Anatomia Vegetal quantitativa e testar sua eficiência e aceitação por usuários. A solução foi elaborada na linguagem Java, visando maior mobilidade em relação ao sistema operacional a ser usado. O software desenvolvido foi denominado ANATI QUANTI e testado pelos alunos, pesquisadores e professores do Laboratório de Anatomia Vegetal da Universidade Federal de Viçosa (UFV). Todos os entrevistados receberam fotos para efetuarem medições no ANATI QUANTI e comparar com os resultados obtidos utilizando o software disponível. Os voluntários, através de questionários previamente formulados, destacaram as principais vantagens e desvantagens do programa desenvolvido em relação ao software disponível. Além de ser mais específico, simples e ágil do que o software disponível, o ANATI QUANTI é confiável, atendendo à expectativa dos entrevistados. Entretanto, há necessidade de acrescentar recursos adicionais, como a inserção de novas escalas, o que aumentaria a gama de usuários. O ANATI QUANTI já está em uso nas pesquisas desenvolvidas por usuários na UFV. Por ser um software livre e de código aberto, será disponibilizado na internet gratuitamente.

Avaliação de danos por umidade, em sementes de soja, utilizando a técnica da análise de imagens

Entre os problemas envolvidos na produção de sementes de soja destacam-se os danos por umidade, que resultam em perdas de germinação e de vigor. A técnica de análise de imagens, por meio do teste de raios X, é um método de precisão que possibilita examinar, com detalhes, a região danificada ou alterada, sua localização e extensão. Por ser um método não destrutivo, as sementes em análise podem ser submetidas a testes fisiológicos e, desta forma, é possível estabelecer as relações de causa e efeito. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da técnica de análise de imagens, por meio do teste de raios X, na identificação dos danos por umidade em sementes de soja, comparativamente ao teste de tetrazólio. Sementes de diferentes lotes de um mesmo cultivar (BRS 184) foram submetidas ao teste de raios X e, posteriormente, destinadas ao teste de primeira contagem de germinação, de forma a relacionar os danos com os possíveis prejuízos proporcionados às sementes. Paralelamente, foi realizado o teste de tetrazólio visando comparação com o teste de raios X. Para a análise interpretativa do teste de raios X, foram consideradas a severidade e a localização dos danos, juntamente com as fotografias digitais das plântulas ou sementes mortas resultantes do teste de primeira contagem de germinação. Com os resultados obtidos, pode-se afirmar que a análise de imagens mostrou-se eficiente na detecção dos danos por umidade em sementes de soja.