Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29341
ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-8918-9123
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: O clima e as cidades: avaliação do índice de correlação entre temperaturas medidas por sensores termais do satélite Landsat-8 e sensores de superfície na cidade de Patos de Minas - MG
Alternate title (s): Climate and cities: evaluation of the correlation index between temperatures measured by thermal sensors of the Landsat-8 satellite and surface sensors in the city of Patos de Minas - MG
Climat et villes: évaluation de l’indice de corrélation entre les températures mesurées par les capteurs thermiques du satellite Landsat-8 et des capteurs de surface dans la ville de Patos de Minas - MG
Author: Castro, Francielle de Siqueira
First Advisor: Mendes, Paulo Cezar
First member of the Committee: Fonseca, Elivelton da Silva
Second member of the Committee: Rodrigues, Rafael de Ávila
Third member of the Committee: Campos, Carlos Alberto Araujo
Fourth member of the Committee: Costa, Rildo Aparecido
Summary: As investigações voltadas ao entendimento do clima urbano passaram a contar, sobretudo nas últimas décadas, com diferentes instrumentos para o seu diagnóstico, com destaque para as ferramentas geotecnológicas agregadas a um conjunto técnicas matemáticas e computacionais para tratamento de informações geográficas. Neste grupo, o uso de imagens termais voltadas ao mapeamento do clima tem adquirido um destaque especial, principalmente pela sua rápida capacidade de diagnosticar parâmetros de temperaturas da superfície do solo após tratamento. Essa técnica possibilitou o desenvolvimento nos últimos anos de diversos estudos sobre clima urbano em diferentes condições geográficas, que passaram a não fazer uso de coleta de dados em superfície. Esse cenário abriu a possiblidade de indagações sobre o real índice de representatividade da temperatura próxima a superfície do solo, sobretudo quando se considera as particularidades da geografia local e também as estações do ano. Neste contexto, este estudo objetivou avaliar o índice de correlação de temperaturas indicadas pelas bandas termais do satélite Landsat-8 com temperaturas coletadas por sensores de superfícies em diferentes estações do ano na cidade de Patos de Minas - MG. Para tanto, neste estudo foi realizado um levantamento e análise de produções científicas sobre o tema, onde foi possível identificar o padrão das produções científicas sobre o tema nos últimos anos. Na etapa seguinte, foi executada a contextualização histórica e sondagem das principais características fisicosociais da cidade de estudo, Patos de Minas - MG, comprovando a sua viabilidade de estudos. Na terceira etapa, foi elaborada um roteiro técnico da construção dos equipamentos de baixo custo para coleta de dados em campo e a descrição da metodologia adotada para produção dos materiais cartográficos, tanto da temperatura de ambiente, quanto de superfície. Os dados em campo foram colhidos durante um ano, entre agosto de 2018 e julho de 2019, respeitando o horário da passagem do satélite, tornando viável as futuras correlações. No caso dos mapas de temperatura de superfície, foram utilizadas imagens Landsat-8, banda 10, do canal infravermelho termal/TIRS, tratadas no software Qgis, utilizando as constantes de calibração do sensor do satélite, obtidas no site do USGS6, para a conversão dos números digitais em energia radiante. De posse dos dados, foi executado no programa estatístico Minitab®, o método de correlação de Pearson, que identificou alguns padrões de resposta. Como resultado, este estudo aponta que durante as estações extremas, verão e inverno, as temperaturas de superfície, indicadas pela banda 10 do Landsat-8, demonstram um baixo índice de correção com os dados de campo, o que aponta a necessidade de um refinamento ou, até mesmo, um tratamento mais apurado dos dados, pelo fato do satélite não representar a real temperatura da superfície. Um agravante é que nos meses de verão, devido ao alto índice de cobertura de nuvens, há a inviabilidade do processamento das imagens, não sendo possível executar o mapeamento da temperatura de superfície. Por outro lado, os meses de outubro, abril e maio, que correspondem aos períodos de transição das estações do ano, outono e primavera, apresentaram uma correlação favorável e um alto nível de significância. Este estudo conclui que, a partir do método de correlação linear de Pearson, a adoção de métodos de análise climática por satélites, não apresentam respostas precisas em termos de temperatura urbana em cidades do porte médio, sendo necessário, dependendo da finalidade do estudo, a coleta de dados em campo para afinamento das informações geradas pelos softwares.
Abstract: Investigations aimed at understanding the urban climate have come to rely, especially in recent decades, on different instruments for its diagnosis, with emphasis on geotechnological tools added to a set of mathematical and computational techniques for the treatment of geographic information . In this group, the use of thermal images aimed at mapping the climateit has acquired a special prominence, mainly due to its rapid ability to diagnose parameters of soil surface temperatures after treatment. This technique has enabled the development in recent years of several studies on urban climate in different geographical conditions, which have started not to use surface data collection. This scenario opened the possibility of inquiries about the actual index of representativeness of the temperature close to the surface of the soil, especially considering the particularities of the local geography and also the seasons.In this context, this study aimed to evaluate the temperature correlation index indicated by the thermal bands of the Landsat 8 satellite with temperatures collected by surface sensors in different seasons of the year in the city of Patos de Minas - MG. Therefore , n the study was carried out l evantamento and analysis of scientific works on the subject, where it was possible to identify the pattern of scientific publications on the subject in recent years. In the next stage, the historical contextualization and survey of the main physico-social characteristics of the city of study, Patos de Minas-MG, was performed, proving the feasibility of studies in it. The third step was a technical roadmap for the construction of low-cost equipment for data collection in the field and a description of the methodology adopted for the production of cartographic materials, both at ambient and surface temperatures. Field data were collected for one year, between August 2018 and July 2019, respecting the time of the satellite's passage, making future correlations viable. In the case of surface temperature maps, Landsat 8 images , band 10, of the thermal infrared channel / TIRS were used, treated in the Qgis software , using the satellite sensor calibration constants, obtained on the USGS6 website, for the conversion of the numbers radiant energy. With the data in hand, it was performed in the Minitab ® statistical program , Pearson's correlation method, which identified some response patterns. As a result, this study points out that during extreme seasons, summer and winter, surface temperatures, indicated by band 10 of Landsat-8, demonstrate a low index of correction with field data, which points to the need for refinement or even a more accurate treatment of the data, because it does not represent the actual surface temperature. An aggravating factor is that in the summer months, due to the high level of cloud cover, there is an impracticability of image processing, and it is not possible to perform the surface temperature mapping. On the other hand, the months of October, April and May, which correspond to the transition periods of the seasons, autumn and spring, presented a favorable correlation and a high level of significance. This study concludes, using Pearson's linear correlation method, that the adoption of satellite climate analysis methods does not present precise answers in terms of urban temperature in medium-sized cities, being necessary, depending on the purpose of the study, to field data collection to fine- tune the information generated by the software.
Keywords: Clima urbano
Urban climate
Geoprocessamento
Geoprocessing
Patos de Minas
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS HUMANAS::GEOGRAFIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Geografia
Quote: CASTRO, Francielle de Siqueira. O clima e as cidades: avaliação do índice de correlação entre temperaturas medidas por sensores termais do satélite Landsat-8 e sensores de superfície na cidade de Patos de Minas - MG. 2020. 205 f. Tese (Doutorado em Geografia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: https://doi.org/1014393/ufu.te.2020.3613.
Document identifier: http://doi.org/1014393/ufu.te.2020.3613
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29341
Date of defense: 31-Mar-2020
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