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IPSTERS - IPSentinel Terrestrial Enhanced Recognition System

Estado do projeto
Concluído
Financiamento
Fundação para a Ciência e Tecnologia
Prazo de execução
fevereiro 2019 - agosto 2021
Participantes

NOVAIMS, UNINOVA e DGT.

Equipa

Mário Caetano, Hugo Costa e Pedro Benevides.

Objetivo

Aplicar técnicas de Inteligência Artificial (IA) no processamento de imagens de satélite disponibilizadas pelo IPSentinel para geração optimizada e automatizada de mapas de valor acrescentado de ocupação de solo. São exploradas duas linhas de investigação na área da IA para a classificação de mapas de ocupação de solo; o Active Learning e o Fuzzy Logic. Pretende-se definir uma metodologia para a produção de mapas de ocupação de solo em tempo quase real, assim que seja disponibilizada a imagem de satélite. Esta questão levanta um problema relativamente novo; a gestão de grande volume de informação de deteção remota (paradigma do big data). Seguindo esta premissa é também explorada a utilização de técnicas avançadas de computação, GPU (Graphical Processing Unit) e FPGA (Field-Programmable Gate Array) para acelerar a produção dos mapas de ocupação de solo.

Resultados esperados

Geração de mapas de valor acrescentado para a ocupação do solo utilizando imagens de satélite e aplicando técnicas de Inteligência Artificial.

Resultados alcançados

O Conselho Consultivo criado durante o projeto, formado por representantes da APA, IFAP, ICNF, DGADR, acompanhou o desenvolvimento dos resultados dando o seu contributo em função das necessidades dos seus utilizadores alvo. A DGT desenvolveu as especificações técnicas destes produtos tendo em conta as necessidades e expectativas observadas pelo Conselho Consultivo.

A DGT foi responsável pela criação de uma grande base de dados de treino para aplicação de algoritmos de IA e geração dos produtos de ocupação de solo. Foi também criada uma base de dados de validação robusta e independente para garantir a qualidade dos produtos gerados nas várias tasks previstas no projeto. Os dados produzidos pela DGT foram essenciais para o desenvolvimento das atividades previstas no projeto, onde foram utilizadas as mais diversas e inovadoras técnicas de IA para classificação de ocupação de solo: Active Learning, Fuzzy Fusion, classificação acelerada em hardware Field-Programmable Gate Array (FPGA) e em Graphical Processing Unit (GPU).

Experiências realizadas com Active Learning pela NOVA IMS e DGT mostraram bons resultados com melhoramento de uma amostra de treino reduzida através da verificação da classe por fotointerpretação e aplicação de algoritmos para dados não balanceados em processos iterativos.

A DGT e a UNINOVA estiveram envolvidas em testes de processamento com GPU, utilizando o algoritmo BFAST Monitor onde foram obtidos resultados promissores que poderão ser adotados pela DGT no futuro na operacionalização de produtos para deteção de cortes e fogos.

No evento Forum Portugal Digital realizado no Pavilhão do Conhecimento em Lisboa, a 6 de maio de 2021, o IPSTERS foi considerado um dos seis projetos FCT com maior impacto num conjunto de 60 projetos.

Publicações

Artigos publicados

Costa, H.; Benevides, P.; Moreira, F. D.; Moraes, D.; Caetano, M., 2022
Spatially Stratified and Multi-Stage Approach for National Land Cover Mapping Based on Sentinel-2 Data and Expert Knowledge. Remote Sens. 2022, 14, 1865, https://doi.org/10.3390/rs14081865.

Costa, H.; Machado, I.; Moreira, F. D.; Benevides, P.; Moraes, D.; Caetano, M., 2021
Exploring the Potential of Sentinel-2 Data for Tree Crown Mapping in Oak Agro-Forestry Systems. In 2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS; pp. 5807–5810, https://doi.org/10.1109/IGARSS47720.2021.9553780

Benevides, P.; Costa, H.; Moreira, F. D.; Moraes, D.; Caetano, M. 2021
Annual Crop Classification Experiments in Portugal Using Sentinel-2. In 2021 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS; pp. 5838–5841, https://doi.org/10.1109/IGARSS47720.2021.9555009.

Costa, H., Giraldo, A., Caetano, M., 2020
Exploring BFAST to detect forest changes in Portugal, Proc. SPIE 11533, Image and Signal Processing for Remote Sensing XXVI, 1153308, https://doi.org/10.1117/12.2566669;

Costa, H., Benevides, P., Marcelino, F., Caetano, M., 2020
Introducing automatic satellite image processing into land cover mapping by photo-interpretation of airborne data. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLII-3/W11, 29–34. doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-3-W11-29-2020.

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