MULTIVARIATE DATA ANALYSIS OF SATELLITE-DERIVED MEASUREMENTS TO DISTINGUISH NATURAL FROM MAN-MADE OIL SLICKS ON THE SEA SURFACE OF CAMPECHE BAY (GULF OF MEXICO)
Documento
Informações da Tese
Título
MULTIVARIATE DATA ANALYSIS OF SATELLITE-DERIVED MEASUREMENTS TO DISTINGUISH NATURAL FROM MAN-MADE OIL SLICKS ON THE SEA SURFACE OF CAMPECHE BAY (GULF OF MEXICO)
Autor
Gustavo de Araújo Carvalho
Resumo
A presente pesquisa de doutorado é uma análise exploratória com o objetivo utilizar medidas de satélite para discriminar dois tipos de manchas de óleo: exsudações naturais e derrames operacionais. O uso sensores remotos para realizar esta tarefa ainda é pouco documentado. Um conjunto de vários anos (2000-2012) de medições de radar de abertura sintética (SAR – RADARSAT) é utilizado para investigar a distribuição espaço-temporal das manchas de óleo na superfície do mar na Baía de Campeche (Golfo do México). Após o tratamento dos dados (transformação logarítmica, padronização “ranging”, etc.), técnicas de análise multivariada, tais como Correlação (modo-R), Análise de Componentes Principais (ACP) e Função Discriminante, são utilizadas na elaboração de um algoritmo simples de classificação para distinguir exsudações de derrames. Esta investigação propõe uma nova interlocução entre a pesquisa geoquímica e o sensoriamento remoto para expressar diferenças geofísicas entre exsudações naturais e derrames operacionais de óleo. Nesta pesquisa, coeficientes de retroespalhamento SAR, i.e. sigma-zero (σo), beta-zero (βo) e gamma-zero (γo), são combinados com vários atributos referentes à geometria, forma e dimensão que descrevem as manchas de óleo (conjuntamente referidas como tamanho). Os resultados indicam que a combinação dessas diversas características com as técnicas propostas é capaz de distinguir o tipo de mancha de óleo. Entretanto, o simples uso somente da informação correspondente ao tamanho das manchas também é capaz de distinguir o óleo de exsudações daquele derramado operacionalmente com precisão aceitável para uso sistemático: 70% de acuraria total.
Abstract
The present D.Sc. research is an exploratory data analysis aiming to use satellite-derived measurements to discriminate between two oil slick types: naturallyoccurring oil seeps and human-related oil spills. The use of satellite remote sensors for this task is still poorly documented. A multi-year dataset (2000-2012) of synthetic aperture radar (SAR – RADARSAT) is leveraged to investigate the spatio-temporal distribution of the oil slicks on the surface of the ocean in Campeche Bay (Gulf of Mexico). After a Data Treatment practice (Log Transformation, Ranging Standardization, etc.), multivariate data analysis techniques, such as Correlation (Rmode), Principal Components Analysis (PCA), and Discriminant Function, have been explored to design a simple classification algorithm to distinguish natural from manmade oil slicks. The proposed analysis promotes a novel idea bridging geochemistry and remote sensing research to express geophysical differences between seeped and spilled oil. SAR-derived backscatter coefficients, i.e. sigma-naught (σo), beta-naught
Ano
2015
Orientadores
Luiz Landau
