FenixEdu™

Dissertação

{en_GB=Detection and Characterization of Stone Circles in Permafrost Zones in Antarctica} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Nas regiões polares, o congelamento e degelo sazonais do solo levam à criação de círculos de pedra, padrões de terreno naturais cujo estudo permite recolher informação acerca das condições climáticas que no passado motivaram a sua génese. Estes padrões que ocorrem em conjuntos de milhares de elementos circulares podem ser favoravelmente caracterizados pela utilização de métodos automáticos. O desenvolvimento de métodos automáticos para a detecção e delineação dos círculos de pedra é pela primeira vez estudado nesta dissertação e estes baseiam-se em técnicas de Template Matching, no Sliding Band Filter e Programação Dinâmica. Os métodos de detecção são testados num conjunto de 20 modelos digitais de elevação de resolução centimétrica obtidos por um veículo aéreo não tripulado numa campanha de campo na Península de Barton, King Georgle Island (Antártida), enquanto os métodos de delineação são avaliados a partir de 24 círculos selecionados de vários locais. Para o problema de detecção, o melhor compromisso entre desempenho e complexidade foi atingido pela técnica de Programação Dinâmica com um F-score médio de 84.3%. O método de Programação Dinâmica obteve a menor percentagem média de erros grosseiros na delineação do contorno (7.1%), uma redução de aproximadamente 10% face ao desempenho do método Sliding Band Filter, já que considera restrições na forma dos círculos que melhoram a sua robustez ao ruído do gradiente. Apesar da variabilidade na forma e tamanho das estruturas únicas analisadas e dado o elevado desempenho obtido, pode considerar-se que o problema apresentado foi abordado com sucesso. , en=In polar regions, seasonal freezing and thawing of the soils lead to the creation of stone circles, a natural type of patterned ground whose study provides information about the past climatic conditions that motivated its genesis. These patterns, that occur in clusters of thousands of circular elements, can be advantageously characterized if automated methods are used. The automated methods for the detection and delineation of stone circles are addressed for the first time in this thesis and are based on Template Matching, the Sliding Band Filter and Dynamic Programming. The detection methods are tested in a dataset of 20 digital elevation models of centimetric resolution obtained after surveys with Unmanned Aerial Vehicles in Barton Peninsula in King George Island (Antarctica), while a set of 24 individual stone circles from different sites were selected to test the delineation methods. For the detection problem, the best compromise between performance and complexity was achieved by the Dynamic Programming technique with an average F-score of 84.3%. The Dynamic Programming method reached the smallest average percentage of gross errors in contour delineation (7.1%), a reduction of approximately 10% compared to the Sliding Band Filter's performance, as the additional shape constraints improve the gradient noise robustness. Despite the variability in the shape and size of the unique structures analyzed and given the high-performance achieved, one can consider the proposed problem was appropriately addressed. }
Keywords: {pt=Antártida, Círculos de pedra, Elevação, Detecção de círculos, Delineação de círculos, en=Antarctica, Stone circles, Elevation, Circle detection, Circle delineation}

Discussão: dezembro 2, 2019, 14:0