Geomorphometric classification system based on a two-stage sequential architecture : decision tree and spectral classifier, in the Serra da Canastra National Park

摘要

Geomorfometria é uma ciência interdisciplinar (que combina a ciência da terra, matemática e computação) que descreve a superfície terrestre como uma representação numérica com descritores quantitativos. Assim, a geomorfometria evolui com os métodos computacionais presentes em Sistema de Informação Geográfica (SIG), a fim de estudar inúmeros problemas, tais como: susceptibilidade deslizamento de terra, hidrogramas de bacia, erosão do solo, distribuição da vegetação, entre outros. Um tópico de pesquisa importante na Geomorfometria é extrair e classificar formas de relevo a partir do Modelo Digital de Elevação (MDE), que é um pré-requisito para melhorar a compreensão da dinâmica dos geossistemas naturais. Assim, os métodos de classificação automática têm sido desenvolvidos, a fim de obter resultados que asseguram um processamento de dados rápido, preciso e reprodutível por indivíduos independentes. Vários parâmetros geomorfométricos têm sido descritos na tentativa de caracterizar a paisagem, destacando a altimetria e suas derivações de primeira e segunda ordem. Isso mostra que os atributos apresentam diferentes níveis de generalização e aplicação que devem ser usadas em condições específicas na estratificação da paisagem. Este trabalho tem como objetivo propor um método de classificação sequencial das formas do relevo considerando as diferenças inerentes dos atributos de terreno na Serra da Canastra - MG. O método proposto consiste em um sistema de classificação baseado em uma arquitetura em duas etapas sequenciais: (a) classificação por árvore de decisão dos dados de altitude e de declividade, e (b) subdivisão de classes anteriores pelo classificador espectral Spectral Angle Mapper (SAM), utilizando atributos de curvatura. Na classificação pelo SAM (segunda etapa) é necessário estabelecer uma assinatura geomorfométrica para cada forma de terreno, que é descrita por um espectro composto pelas seguintes curvaturas: (a) vertical, (b) longitudinal, (c) de transversal, (d) mínimo, (e), máximo, e (f) horizontal. A determinação da assinatura é obtida a partir de um método desenvolvido para o processamento de imagens de sensoriamento remoto hiperespectral contendo os seguintes passos: (a) redução espectral, (b) redução espacial, e (c) identificação de assinaturas geomorfométricas utilizando visualizador n-dimensional. Os resultados demonstram diferentes classes de forma de terreno que representam unidades distintas e homogêneas no Parque Nacional da Serra da Canastra. A combinação dos dois métodos melhora os resultados porque cada procedimento identifica diferentes aspectos dos padrões da paisagem em diferentes níveis de escala. A classificação pelo SAM usando as assinaturas geomorfométrica com todos os tipos de curvatura demonstrou ser sensível na detecção das variações presentes ao longo da vertente descritos pelas suas inflexões espectrais. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT