Análise, classificação e tratamento de ruído em imagens de séries temporais NDWI do sensor MODIS na Ilha do Bananal

Abstract

O sensoriamento remoto permite estudar os fenômenos da superfície terrestre em diversas escalas espaciais e temporais, que, ao serem analisados a partir dos conceitos de paisagem e território usado, consistem em uma maneira de entender o espaço geográfico. A constante transformação dos ecossistemas, de forma abrupta ou contínua e de origem humana ou natural, cria a necessidade do desenvolvimento de técnicas que tenham a capacidade de detectar essas mudanças, identificar suas causas e monitorar o processo. Este trabalho se volta para as análises de séries temporais contínuas, que podem ser usadas no monitoramento de ecossistemas já que a continuidade dos dados permite traçar um perfil para o comportamento sazonal de cada fitofisionomia. Busca-se aqui aplicar técnicas de análise temporal para identificar as assinaturas temporais presentes na Ilha do Bananal no estado do Tocantins, a maior ilha fluvial do mundo. Formada pela bifurcação do rio Araguaia que corre no sentido sul-norte. Primeiramente será feita uma descrição das características da região, as quais se pretende identificar pelo método proposto. A partir disso, o trabalho será desenvolvido em quatro etapas de manipulação dos dados: 1) obtenção das imagens MODIS e montagem dos cubos temporais; 2) cálculo do índice NDWI; 3) tratamento de ruídos por meio da aplicação de filtros estatísticos utilizando os métodos da mediana e de Savitzky-Golay, e; 4) classificação por meio do ISODATA e do SAM. O filtro de mediana, utilizado da maneira correta, demonstrou a capacidade de eliminar picos ao mesmo tempo em que preserva os dados. Já o Savitzky-Golay se mostrou útil na suavização do perfil espectral, mantendo as formas e inflexões das assinaturas temporais. O classificador ISODATA identificou 5 classes, que serviram de base para a classificação espectral. A biblioteca espectral usada na classificação SAM discriminou 6 comportamentos distintos do índice NDWI. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Remote sensing allows us to study the phenomena of the earth's surface at various spatial and temporal scales, which, when analyzed from the concepts of landscape and used territory, are a way of understanding the geographic space. The constant transformation of ecosystems, abruptly or continuously and human induced or from natural origin, creates the need to develop techniques that are able to detect these changes, identify their causes, and monitor the process. This paper turns to the analysis of continuous time series which can be used in the monitoring of ecosystems, given that the continuity of data allows tracing a profile for the seasonal behavior of each phytphysiognomy. We seek to apply temporal analysis techniques to identify temporal signatures present in the Bananal Island surface. It is the largest fluvial island in the world, formed by bifurcation of the Araguaia River which flows from south to north. Firstly there will be a description of the regions characteristics that are intended to be identified by the proposed method. From then on the work will be developed in four stages of data manipulation: 1) obtaining MODIS images and assembling temporal cubes; 2) NDWI index calculation; 3) noise treatment through the application of statistical filters, using the median method and Savitzky-Golay filter, and; 4) the classification by ISODATA and SAM. The median filter was applied correctly, demonstratingd the capacity of eliminating peaks while preserving the data. The Savitzky-Golay has been proved useful in the spectral profile smoothing, keeping the forms and inflections of time signatures. The ISODATA classifier identified five classes, which served as basis for spectral classification. The spectral library used in the SAM classification discriminated six different NDWI behaviors.