Projetos de I&D

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DEVISE - Identificação de vegetação dunar a partir de imagens de satélite de alta resolução

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As dunas costeiras são habitats importantes que fornecem uma variedade de serviços ecossistémicos (ecológicos, económicos, protecção costeira, etc.) e, como tal, a sua monitorização é uma prioridade para a protecção ambiental . A sua dinâmica e evolução são complexas, com importantes feedbacks eco-geomorfológicos entre as plantas dunares e a topografia costeira. Estes feedbacks são fundamentais para a capacidade de auto-organização das dunas costeiras e uma mudança na estrutura e composição da comunidade (ou seja, expansão de espécies invasoras) pode causar um efeito dominó, potencialmente incapacitante, mecanismos de adaptação do sistema ecogeomórfico previamente estabelecidos, o que pode levar a uma bifurcação catastrófica. Segue-se que a monitorização da vegetação dunar é crucial, especialmente em áreas protegidas e em ambientes dunares fragmentados estressados. As recentes melhorias na resolução espectral e espacial das imagens de satélite abrem novas e estimulantes perspectivas de monitorização ambiental em grande escala. Ainda assim, este potencial não é largamente utilizado na ecogeomorfologia das dunas, devido aos desafios relacionados com o pequeno tamanho e densidade das plantas dunares e a complexidade e heterogeneidade das espécies existentes. Técnicas de aprendizado de máquinas e metodologias de classificação subpixel, como a Random Forest Soft Classification (RFSC), têm mostrado resultados promissores em ambientes igualmente desafiantes em termos de tamanho e heterogeneidade das plantas, com elevada precisão na abundância fracionária subpixel de espécies de sapais. Embora a classificação subpixel pudesse melhorar a monitorização da biodiversidade a partir de imagens de satélite, abordagens semelhantes nunca foram testadas para ambientes dunares. Estes desafios e lacunas inspiraram o projecto exploratório DEVISE, construído em torno da ideia de testar métodos de classificação subpixel para identificação de espécies de plantas dunares utilizando imagens de satélite de alta resolução. Com base na capacidade demonstrada da RFSC para identificar a distribuição de espécies de plantas em ambientes de sapais, planeamos transferir e adaptar a metodologia ao ambiente mais misto e desafiante das dunas costeiras mediterrânicas, e mais especificamente ao sistema de barreiras da Ria Formosa, uma zona húmida no Sul de Portugal com elevado significado ecológico e socioeconómico (Parque Natural (1987),Ramsar e Natura 2000). Serão realizadas duas campanhas de recolha de dados, correspondentes às fases de crescimento baixo e alto das plantas (outono e primavera tardia), incluindo: a) aquisição a pedido de imagens de alta resolução WorldView 2(WV2) e b) extenso trabalho de campo sobre medição da reflectância das plantas mapeamento das espécies. Estes dados, juntamente com conjuntos de dados anteriores (imagens WV2 e mapeamento de plantas de 2017 & 2018), serão compilados, e processados e utilizados para a preparação, formação e teste do algoritmo RFSC para identificação de espécies de plantas. Para além das amostras de validação, a avaliação da classificação será também realizada utilizando dados independentes de zonas de duna distintas (regiões fora das amostras deformação/validação). Os resultados do projecto dirão respeito à hipótese científica inicial de que os métodos RFSC podem ser utilizados com sucesso para identificar espécies de plantas dunares. Assim, os resultados do DEVISE serão centrados nas especificidades da metodologia de classificação subpixel implementada, na sua capacidade preditiva e potenciais limitações identificadas, e nos próprios resultados da classificação. Dado que o trabalho de investigação proposto é simultaneamente inovador e desafiante, uma vez que os produtos de satélite de alta resolução ainda não foram utilizados para a detecção remota de plantas dunares a um nível subpixel, espera-se que os resultados promovam o estado actual de conhecimento e as capacidades na detecção remota da identificação da vegetação dunar costeira. Nesta linha, espera-se que o DEVISE contribua para a monitorização ecológica das dunas (incluindo a detecção remota de espécies invasoras/exóticas),bem como forneça uma base para futuros esforços de investigação interdisciplinar, tais como a ecogeomorfologia e resiliência das dunas (i.e. identificação de mudanças de população).

Referência do projeto
2022.06615.PTDC DEVISE
Tipologia
Investigação e Desenvolvimento
Data de aprovação
Data de início/fim
/
Tipo de Financiamento
Fundos Nacionais
Custo total elegível
46500.00
Custo total elegível UAlg
46500.00
Financiamento Nac./Reg. UAlg
46500.00
Entidades beneficiárias

Universidade do Algarve

Financiamento

"logotipo FCT"