Advanced Kernel Methods For Remote Sensing Image Classification

Résumé Suite aux recentes avancées technologiques, les archives d'images digitales ont connu une croissance qualitative et quantitative sans précédent. Malgré les énormes possibilités qu'elles offrent, ces avancées posent de nouvelles questions quant au traitement des masses de données saisies. Cette question est à la base de cette Thèse: les problèmes de traitement d'information digitale à très haute résolution spatiale et/ou spectrale y sont considérés en recourant à des approches d'apprentissage statistique, les méthodes à noyau. Cette Thèse étudie des problèmes de classification d'images, c'est à dire de catégorisation de pixels en un nombre réduit de classes refletant les propriétés spectrales et contextuelles des objets qu'elles représentent. L'accent est mis sur l'efficience des algorithmes, ainsi que sur leur simplicité, de manière à augmenter leur potentiel d'implementation pour les utilisateurs. De plus, le défi de cette Thèse est de rester proche des problèmes concrets des utilisateurs d'images satellite sans pour autant perdre de vue l'intéret des méthodes proposées pour le milieu du machine learning dont elles sont issues. En ce sens, ce travail joue la carte de la transdisciplinarité en maintenant un lien fort entre les deux sciences dans tous les développements proposés. Quatre modèles sont proposés: le premier répond au problème de la haute dimensionalité et de la redondance des données par un modèle optimisant les performances en classification en s'adaptant aux particularités de l'image. Ceci est rendu possible par un système de ranking des variables (les bandes) qui est optimisé en même temps que le modèle de base: ce faisant, seules les variables importantes pour résoudre le problème sont utilisées par le classifieur. Le manque d'information étiquétée et l'incertitude quant à sa pertinence pour le problème sont à la source des deux modèles suivants, basés respectivement sur l'apprentissage actif et les méthodes semi-supervisées: le premier permet d'améliorer la qualité d'un ensemble d'entraînement par interaction directe entre l'utilisateur et la machine, alors que le deuxième utilise les pixels non étiquetés pour améliorer la description des données disponibles et la robustesse du modèle. Enfin, le dernier modèle proposé considère la question plus théorique de la structure entre les outputs: l'intègration de cette source d'information, jusqu'à présent jamais considérée en télédétection, ouvre des nouveaux défis de recherche. Advanced kernel methods for remote sensing image classification Devis Tuia Institut de Géomatique et d'Analyse du Risque September 2009 Abstract The technical developments in recent years have brought the quantity and quality of digital information to an unprecedented level, as enormous archives of satellite images are available to the users. However, even if these advances open more and more possibilities in the use of digital imagery, they also rise several problems of storage and treatment. The latter is considered in this Thesis: the processing of very high spatial and spectral resolution images is treated with approaches based on data-driven algorithms relying on kernel methods. In particular, the problem of image classification, i.e. the categorization of the image's pixels into a reduced number of classes reflecting spectral and contextual properties, is studied through the different models presented. The accent is put on algorithmic efficiency and the simplicity of the approaches proposed, to avoid too complex models that would not be used by users. The major challenge of the Thesis is to remain close to concrete remote sensing problems, without losing the methodological interest from the machine learning viewpoint: in this sense, this work aims at building a bridge between the machine learning and remote sensing communities and all the models proposed have been developed keeping in mind the need for such a synergy. Four models are proposed: first, an adaptive model learning the relevant image features has been proposed to solve the problem of high dimensionality and collinearity of the image features. This model provides automatically an accurate classifier and a ranking of the relevance of the single features. The scarcity and unreliability of labeled. information were the common root of the second and third models proposed: when confronted to such problems, the user can either construct the labeled set iteratively by direct interaction with the machine or use the unlabeled data to increase robustness and quality of the description of data. Both solutions have been explored resulting into two methodological contributions, based respectively on active learning and semisupervised learning. Finally, the more theoretical issue of structured outputs has been considered in the last model, which, by integrating outputs similarity into a model, opens new challenges and opportunities for remote sensing image processing.

Variabilidade Espacial e Densidade Amostral da Suscetibilidade Magnética e dos Atributos de Argissolos da Região de Manicoré, AM

A dificuldade em encontrar informações recentes sobre o comportamento espacial dos atributos dos solos na Região Amazônica tem sido preocupação de muitos pesquisadores. Em razão da grande dificuldade e dos custos para avaliar os atributos dos solos, têm-se utilizados métodos alternativos para predição de atributos do solo como a suscetibilidade magnética. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade espacial da suscetibilidade magnética (SM), os atributos físicos e químicos e determinar a densidade amostral de coleta em Argissolo Vermelho sob floresta nativa, Terra Preta Arqueológica (TPA) sob cultivo, e pastagem na região de Manicoré, Amazonas. Nessas áreas, foram estabelecidas malhas com dimensão de 70 × 70 m e demarcados pontos nessas malhas, espaçados a cada 10 m, totalizando 64 pontos. Esses pontos foram georreferenciados e, em seguida, realizaram-se as coletas de solo em cada ponto da malha nas camadas de 0,00-0,20 e 0,40-0,60 m para determinar atributos químicos (pH em água, matéria orgânica, P, K, Ca, Mg e acidez potencial), físicos (textura, macroporosidade, microporosidade, diâmetro médio ponderado, densidade do solo e densidade de partículas) e suscetibilidade magnética. Os dados foram submetidos à análise de variância, e as médias, comparadas pelo teste de Tukey a 5 %. Realizou-se a estatística descritiva. Para caracterizar a variabilidade, fez-se a geoestatística com uso de semivariograma escalonado. O alcance dos semivariogramas escalonados foi utilizado para determinar a densidade amostral mínima de coleta para estimar a variabilidade dos atributos estudados. As áreas de TPA e pastagem apresentaram maior variabilidade, apresentando menor alcance e maior densidade amostral (cinco pontos por hectare). A SM apresentou comportamento espacial similar aos atributos físicos e químicos estudados, sendo a densidade amostral da SM próxima à densidade amostral dos atributos nos ambientes estudados.

Educação profissional numa sociedade sem empregos

O objetivo deste artigo é o de promover a análise da proposta de educação profissional por meio do exame do documento de Diretrizes Curriculares Nacionais para a Educação Profissional de Nível Técnico do MEC/CNE no contexto das recentes transformações do capitalismo e sua expressão no Brasil. A ênfase da análise é posta nas relações entre a educação profissional e o ensino médio, transição do conceito de qualificação profissional ao modelo de competência e na crítica ao determinismo tecnológico que parece orientar o referido documento.

Trabalho e estratégias formativas: um exemplo empírico

Apoiado em pesquisas empíricas realizadas no Rio de Janeiro nos últimos anos, este relato focaliza profissionais considerados "potenciais ganhadores", "potenciais perdedores" e "ideológicos alternativos em processo de integração" no contexto das transformações ocorridas na estrutura produtiva e no mercado de trabalho dos últimos anos. Tem-se pesquisado segmento profissional e sua característica, no que diz respeito à microeletrônica e aos novos meios de comunicação (potenciais ganhadores), aos professores aposentados e profissionais que entraram em Planos de Demissão Voluntária (potenciais perdedores); e professores ativos, que complementam sua renda com atividades informais e pessoas ligadas a segmentos dedicados a diferentes práticas alternativas no processo de integração à nova era capitalista (terapeutas corporais, praticantes de "adivinhações" e de alimentação alternativa). O tratamento conjunto dos três grupos pretende oferecer uma visão ampla dos processos que os afetam e suas contradições, focalizando também as novas estratégias formadoras acionadas em meio à fragmentária qualificação nos anos mais recentes.

Séries no ensino privado, ciclos no público: um estudo em Belo Horizonte

O objetivo deste estudo é entender o fenômeno que tem ocorrido nas esferas de ensino público e privado no Brasil no que diz respeito à aplicação do art. 23 da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional - LDB -, Lei n. 9.394/96, que trata da organização dos tempos escolares. Ao flexibilizar e delegar a autonomia aos estabelecimentos de ensino na escolha da organização dos tempos escolares esta lei acabou provocando uma situação diversificada. Os dados revelam que a rede pública movimenta-se mais rapidamente para uma organização em ciclos enquanto que a rede privada de ensino mostra-se mais propensa à continuidade da organização seriada. Dados estatísticos recentes, fornecidos pelo Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira - Inep - comprovam isso. As razões pelas quais os estabelecimentos de ensino público adotam o sistema de ciclos têm sido objeto de muitas publicações. No entanto, quando a escola particular é o foco dessa questão, não se sabe ao certo quais as razões da não adesão à proposta dos ciclos e nem os motivos da continuidade do sistema seriado.

Reflexões sobre as políticas de ciclos no Brasil

Dentre as reformas educacionais implementadas em nome da qualidade da educação nos anos recentes no Brasil, as que introduzem os ciclos, possivelmente, representam as que têm maior potencial de concretizar o propósito de democratização do ensino. Ao colocar em questão e em tensão o projeto educacional e social no qual se assenta, de modo dominante, a escola obrigatória, os ciclos provocam um confronto com valores dominantes, entre estes, o de aceitação das desigualdades como decorrentes de diferenças individuais. Como medidas de não-repetência, eles rompem com a fragmentação decorrente da seriação e remetem a mudanças na concepção do tempo, do espaço e da própria cultura escolar, visando a garantir que o grande contingente de alunos, até recentemente excluído da escola básica, possa aí permanecer e adquirir conhecimentos socialmente relevantes. O artigo propõe-se a situar as políticas de introdução de ciclos no contexto da educação brasileira, destacando diferentes significados a eles atribuídos pelas múltiplas experiências de redes públicas de ensino, discutindo questões postas pela sua implementação e fazendo considerações sobre seus resultados e impactos. Baseia-se em revisão de estudos produzidos sobre o tema, de 1990 aos dias atuais.

Trabalho e formação dos educadores de creche em Botucatu: reflexões críticas

Considerando a recente preocupação de estabelecer programas de formação em serviço para educadores de creche, estudamos oito creches municipais de Botucatu (SP). O objetivo foi conhecer as condições de trabalho e de formação dos educadores com base em dados que permitissem avaliar os procedimentos de educação inicial e continuada a que foram submetidos, as concepções subjacentes à sua prática profissional, suas expectativas sobre os programas de formação em serviço, assim como as efetivas necessidades a que esses programas precisam responder em vista dos parâmetros de qualidade estabelecidos para a educação infantil. A partir dos resultados obtidos, traçamos um panorama e esboçamos sugestões que possam subsidiar uma proposta de formação inicial e continuada para esses educadores, valendo-nos de algumas contribuições da teoria histórico-cultural enriquecidas com reflexões críticas e recentes na área, e do contraponto com as propostas defendidas por documentos oficiais em vigor propalados nacionalmente.

A qualidade da educação infantil brasileira: alguns resultados de pesquisa

O artigo analisa dados obtidos por meio de levantamento sobre resultados recentes de pesquisas empíricas acerca da qualidade da educação nas instituições de educação infantil brasileiras, divulgadas entre 1996 e 2003. A revisão cobriu estudos publicados nas principais revistas brasileiras de educação e apresentados na mais importante reunião científica da área, a Reunião Anual da Associação Nacional de Pós-Graduação e Pesquisa em Educação - ANPEd -, no Grupo de Trabalho Educação da Criança de zero a seis anos. Os dados foram classificados segundo os principais aspectos relacionados à qualidade da educação infantil de acordo com a literatura: formação dos professores; propostas pedagógicas; condições de funcionamento; práticas educativas e relação com as famílias. O quadro geral que emerge do estudo aponta para uma situação dinâmica mas ainda contraditória, revelando que é grande a distância entre as metas legais e a situação vivida pela maioria de crianças e adultos no cotidiano das instituições de educação infantil.

Formação docente e educação inclusiva

Em que pesem os esforços recentes pela superação de estados de exclusão escolar, o mito do fracasso escolar persiste, impondo-se como mecanismo de banimento social e de perpetuação da condição de marginalidade em que vive grande parte da população brasileira, fato que compromete severamente a consecução do projeto nacional por uma educação inclusiva e emancipadora. Este texto analisa a natureza social do conceito de fracasso escolar, tomando-o como uma forma de banimento, cuja presença na escola é reforçada pela ausência de estudos teóricos sobre as bases do ensino em contextos de educação que acolham sujeitos marginais à cultura moderna. Neste sentido, discute-se o lugar de conhecimentos específicos na formação de professores e a necessidade de se resgatar o ensino como especialidade acadêmica, com base em uma abordagem que nos faça avançar e superar a concepção tecnicista que preponderou na educação formal à época da sociedade industrial.

Trajetórias escolares prolongadas nas camadas populares

O objetivo deste estudo é discutir a contribuição de estudos recentes para a compreensão das condições que possibilitam trajetórias escolares prolongadas nas camadas populares. A análise detida de seus resultados e uma entrevista com um aluno de curso superior de alta seletividade proveniente dessas camadas permite problematizar alguns pontos. A revisão de alguns trabalhos sobre o tema, evidenciando a centralidade da família em percursos escolares alongados, possibilita também questionar alguns significados comumente atribuídos à longevidade escolar nas camadas populares como conformismo, sofrimento e ruptura cultural. Evidenciou a necessidade de mais investigação sobre o papel da escola bem como sobre a existência de outros sentidos no acesso e na experiência de estudantes pobres no ensino superior.

Trabalho docente e modelos de formação: velhos e novos embates e representações

Este texto se propõe a discutir o peso das representações relativas ao exercício da profissão docente e seu enraizamento histórico, à luz de pesquisas recentes sobre o trabalho dos professores da educação básica no país e a sua formação nos cursos de licenciatura e pedagogia, conferindo especial atenção ao período de criação dos sistemas de ensino, porque gerador de paradigmas que persistem na atualidade. Discute também a interseção de fatores que provocam mudanças no trabalho e na formação docente e implicam redefinições das características profissionais da sua atuação em vista das transformações da função social da escola na contemporaneidade. Para tanto, considera: o ingresso dos professores de origem popular no ensino superior e o caráter regressivo das políticas públicas; a exclusão social e as condições de educabilidade na escola que se universaliza; a nova clientela escolar e os padrões de relacionamento professor aluno. Esses padrões passam por recortes culturais e cognitivos que têm a ver com a atenção à diversidade, as alterações nas relações de poder entre as gerações e aos modos diversos e coetâneos de apropriação da cultura.

Governamentalidade democrática e ensino de Filosofia no Brasil contemporâneo

Este artigo parte dos conceitos de biopoder e de governamentalidade para analisar alguns documentos governamentais brasileiros recentes que concernem à introdução da Filosofia como disciplina no ensino médio. Durante a década de 1980, no cerne dos movimentos pela redemocratização do país, a ênfase nessa argumentação foi posta na suposta criticidade da Filosofia e em seu potencial na formação de cidadãos para uma sociedade democrática. Esse argumento parece ter sido assimilado pelo governo brasileiro ao estipular, na Lei de Diretrizes e Bases da Educação, que os alunos do ensino médio devem demonstrar os conhecimentos de Filosofia "necessários ao exercício da cidadania". O estudo analisa, também, documentos como os PCN, os PCN+, as OCEM, em seus capítulos sobre a disciplina Filosofia. Percorrem-se, aqui, pela ótica da governamentalidade, os documentos de política pública, explicitando a instrumentação da Filosofia para a formação de jovens segundo aquilo que se entende como uma sociedade democrática moderna.

Reconhecimento social e as políticas de carreira docente na educação básica

Partindo do conceito de "reconhecimento social" e da questão da formação de "senso de injustiça", analisam-se políticas recentes relativas à carreira docente, por meio de documentos e ações emergentes em nível federal, estadual e municipal. A discussão de fundo é a valorização dos professores na realidade social e educacional do Brasil. Discutem-se planos de carreira e sua relação com a vida profissional dos docentes em estados e municípios e com a qualidade da educação. Conclui-se, por essas análises, que a questão do reconhecimento social desse profissional ainda sofre com os problemas evidenciados, o que explica o crescente senso de injustiça que percorre a categoria. Verifica-se, no entanto, que há um movimento nas diferentes esferas da gestão pública da educação no sentido de se preocupar com os planos de carreira do magistério, embora esse movimento ainda não tenha abrangência total e não tenha mostrado ainda impactos efetivos.

Políticas e programas de apoio aos professores iniciantes no Brasil

Existem políticas voltadas aos professores iniciantes no Brasil? Para responder a essa pergunta recorremos aos dados de pesquisa recente sobre as políticas docentes no Brasil, a qual incluiu 15 estudos de caso em estados e municípios das cinco regiões do país. Para a coleta de dados foram realizadas visitas às Secretarias de Educação, feitas entrevistas com gestores, responsáveis pela implementação das políticas, e análise documental. Os resultados evidenciaram, em dois estados e em um município, ações formativas voltadas aos professores iniciantes, no momento do concurso de ingresso. Em dois municípios podem-se identificar ações de apoio aos professores principiantes, inseridas em uma política de formação continuada. A pesquisa revelou ainda três programas de aproximação entre universidade e escola que podem favorecer a inserção na docência: o Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência, proposto pela Capes/MEC, em âmbito federal, o Bolsa Alfabetização, pelo Estado de São Paulo, e o Bolsa Estagiário, pelo município de Jundiaí (SP). São iniciativas muito recentes, mas bastante promissoras na tentativa de amenizar as dificuldades do início da docência.

Existem escolas justas e eficazes?

Pesquisas internacionais recentes comprovam a forte relação entre a origem social dos alunos e o sucesso escolar, já observada em estudos realizados desde a década de 1950. Se a universalidade desse fenômeno é indiscutível, os resultados das pesquisas indicam igualmente que a influência da condição socioeconômica no desempenho dos alunos varia conforme o país, e que certos sistemas educacionais conseguem melhor que outros limitar o peso do determinismo social. A proposta deste artigo é avançar na exploração dessa problemática com base nos resultados do Pisa 2009 para a América Latina, tomando como referência o desempenho em leitura e matemática e os índices de repetência. Os resultados confirmam que uma redução das desigualdades sociais de sucesso e um aumento da eficácia não são incompatíveis.