MAPEAMENTO DE RIOS EM IMAGENS RGB COM APRENDIZAGEM DE MÁQUINA SUPERVISIONADA.

Autores

  • Mariany Kerriany Gonçalves de Souza Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional. http://orcid.org/0000-0001-9800-7996
  • Mayara Maezano Faita Pinheiro Maezano Faita Pinheiro Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional. http://orcid.org/0000-0002-4915-3185
  • Danielle Elis Garcia Furuya Garcia Furuya Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional. http://orcid.org/0000-0002-9106-1620
  • Lucas Prado Osco Prado Osco Universidade do Oeste Paulista, Faculdade de Engenharias e Arquitetura e Urbanismo "Conselheiro Algacyr Munhoz Maeder. http://orcid.org/0000-0002-0258-536X
  • José Marcato Júnior Marcato Júnior Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Faculdade de Engenharia, Arquitetura, Urbanismo e Geografia, Mato Grosso do Sul. http://orcid.org/0000-0002-9096-6866
  • Wesley Nunes Gonçalves Nunes Gonçalves Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Faculdade de Engenharia, Arquitetura, Urbanismo e Geografia, Mato Grosso do Sul. http://orcid.org/0000-0002-8815-6653
  • Ana Paula Marques Ramos Marques Ramos Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional. http://orcid.org/0000-0001-6633-2903

DOI:

https://doi.org/10.12957/tamoios.2024.66545

Resumo

O mapeamento de rios possui elevada importância para estudos ambientais no que tange a proteção e conservação de recursos naturais, além de ser um recurso chave para manutenção da vida e do ecossistema. O objetivo desse trabalho consistiu em mapear rios em imagens RGB com algoritmos de aprendizagem de máquina supervisionados. O estudo de caso foi conduzido na região da 22ª Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Pontal do Paranapanema - São Paulo usando imagens aéreas RGB de alta resolução espacial (01 metro). O método aplicado compreende a preparação dos dados, como a anotação das feições de rios nas imagens e divisão das imagens e das feições vetorizadas em subconjuntos de treinamento e teste; treinamento dos algoritmos de aprendizagem de máquina, como o Support Vector Machine (SVM) e o Random Forest (RF); validação dos resultados usando métricas quantitativas, como F1-score; e avaliação qualitativa dos resultados. O algoritmo SVM mostrou melhor desempenho geral (F1-Score média superior a 90%) na tarefa proposta. Todavia, o RF se destacou ao lidar com regiões complexas das imagens RGB, apresentando menos falsos-negativos. A abordagem trazida é capaz de mapear rios em imagens RGB em grande escala, sendo importante para auxiliar estudos como análise de impacto ambiental.

Biografia do Autor

Mariany Kerriany Gonçalves de Souza, Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional.

Técnica em agrimensura pela Escola Técnica Estadual Prof. Dr. Antônio Eufrásio de Toledo, Colégio Agrícola de Presidente Prudente em 2014. Graduada em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE), Faculdade de Engenharia ?Conselheiro Algacyr Munhoz Maéder? em 2019. Mestra no Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional (PPGMADRE - Mestrado e Doutorado) em 2022, na Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE), campus II de Presidente Prudente. Atualmente é Doutoranda do PPGMADRE, na Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE) e participante do grupo de pesquisa Gi3A (Geomática e Inteligência Artificial em Aplicações Agroambientais).

Mayara Maezano Faita Pinheiro Maezano Faita Pinheiro, Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional.

Doutoranda e Mestre pelo Programa de Pós Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional na Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE). Possui Especialização em Gestão Ambiental em Municípios pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) (2015). Graduada em Engenharia Ambiental pela Universidade do Oeste Paulista (2010). Desenvolve pesquisas na área de ciências ambientais, a partir do uso de geotecnologias. Na dissertação de mestrado, atuou no desenvolvimento de uma abordagem geoespacial para a definição de área para aterro sanitário em escala intermunicipal (aterro em consórcio). Na tese de doutoramento, tem trabalhado com algoritmos de machine learning e deep learning no processamento de dados de SR para mapeamento de recursos hídricos.

Danielle Elis Garcia Furuya Garcia Furuya, Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional.

Graduada em Engenharia Ambiental e Sanitária, Mestra (Ciências Ambientais) e Doutoranda no Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional pela Universidade do Oeste Paulista - UNOESTE de Presidente Prudente -SP. Bolsista CAPES. Especialização em andamento em Ciência de Dados e Big Data pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC Minas). Desenvolve pesquisas com técnicas de Inteligência Artificial (Machine Learning e Deep Learning) e dados de Sensoriamento Remoto em Aplicações Ambientais. Participa dos grupos de pesquisa Gi3A (Geomática e Inteligência Artificial em Aplicações Agroambientais) do CNPq (http://dgp.cnpq.br/dgp/espelhogrupo/769949) e NEAGEO (Núcleo de Estudos Ambientais e Geoprocessamento).

Lucas Prado Osco Prado Osco, Universidade do Oeste Paulista, Faculdade de Engenharias e Arquitetura e Urbanismo "Conselheiro Algacyr Munhoz Maeder.

Engenheiro Ambiental, Mestre (Ciências Ambientais) e Ph.D. (Ciências Agrárias) pela Universidade do Oeste de São Paulo (UNOESTE). Ph.D. (Tecnologias Ambientais) e Pós-Doutorado (Recursos Naturais) pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS). Professor da Faculdade de Engenharia e Arquitetura da UNOESTE. Pesquisador Colaborador da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), no Departamento de Pesquisa e Difusão Tecnológica, na Divisão de Inovação Tecnológica. Desenvolve pesquisas na área de Sensoriamento Remoto, com foco em Análise de Vegetação. Possuir experiência no monitoramento de plantas por informações multiespectrais e hiperespectrais, no processamento digital de imagens de sensores aéreos e orbitais e na análise de dados de espectroscopia em campo. Tem estado envolvido em investigação focada na avaliação e aplicação de Inteligência Artificial (Machine Learning; Deep Learning) no referido contexto; e convidado como revisor de periódicos internacionais de alto impacto na área de Sensoriamento Remoto.

José Marcato Júnior Marcato Júnior, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Faculdade de Engenharia, Arquitetura, Urbanismo e Geografia, Mato Grosso do Sul.

Possui graduação em Engenharia Cartográfica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2008), mestrado e doutorado em Ciências Cartográficas pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho. Em 2009 recebeu os prêmios do Instituto de Engenharia, do CREA-SP de formação profissional e diploma de mérito acadêmico da Unesp. Atualmente é Professor adjunto na Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS) ministrando disciplinas na área de Geomática para os cursos de Graduação (Geografia, Eng. Ambiental e Eng. Civil) e Pós-Graduação (Recursos Naturais e Tecnologias Ambientais). Atua como revisor para vários periódicos de alto impacto na área de Sensoriamento Remoto e Fotogrametria: ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Remote Sensing, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, Measurement (London. Print), IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, International Journal of Image and Data Fusion, Sensors (Basel), International Journal of Remote Sensing (Online), PE&RS Journals, Drones, ISPRS International Journal of Geo-Information e IEEE Sensors. Tem experiência na área de Geociências e Ciências Ambientais, atuando principalmente no seguinte tema: Geomática (Fotogrametria, Sensoriamento Remoto, Geodésia, SIG, Cartografia) aplicada aos estudos ambientais. É editor associado do periódico Measurement (Elsevier). Atualmente é bolsista de produtividade em pesquisa do CNPq (PQ 2 - Geociências). 

Wesley Nunes Gonçalves Nunes Gonçalves, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Faculdade de Engenharia, Arquitetura, Urbanismo e Geografia, Mato Grosso do Sul.

Possui graduação em Engenharia de Computação pela Universidade Católica Dom Bosco (2007), mestrado em Ciências da Computação pela Universidade de São Paulo (2010) e doutorado em Física pela Universidade de São Paulo (2013). Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Visão Computacional, atuando principalmente nos seguintes temas: análise de texturas, caminhadas determinísticas e aleatórias, dimensão fractal e redes complexas.

Ana Paula Marques Ramos Marques Ramos, Universidade do Oeste Paulista – Unoeste, Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Regional.

Graduada em Engenharia Cartográfica pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP). Mestre e Ph.D. em Ciências Cartográficas pela UNESP. Atualmente é Professor Ph.D. Universidade do Oeste de São Paulo (UNOESTE). Desenvolve pesquisas na área Geomática, com foco em Cartografia temática e Sensoriamento Remoto aplicado a problemas ambientais. Recentemente iniciou pesquisas focadas na avaliação e aplicação de Inteligência Artificial (Machine Learning; Deep Learning) em dados de sensoriamento remoto.

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Publicado

2024-01-18

Como Citar

de Souza, M. K. G., Faita Pinheiro, M. M. F. P. M., Furuya, D. E. G. F. G., Osco, L. P. O. P., Júnior, J. M. J. M., Gonçalves, W. N. G. N., & Ramos, A. P. M. R. M. (2024). MAPEAMENTO DE RIOS EM IMAGENS RGB COM APRENDIZAGEM DE MÁQUINA SUPERVISIONADA. Revista Tamoios, 20(1). https://doi.org/10.12957/tamoios.2024.66545

Edição

Seção

Artigos