GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gomes, Raphael de Souza Rosa
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMT
Texto Completo: http://ri.ufmt.br/handle/1/2182
Resumo: The knowledge about the forms of water use is becoming increasingly necessary, since this resource is also becoming scarce. Thus, using techniques that estimate the amount of water evapotranspired in a particular area is important for the management of hydrological processes, irrigation, industrial processes, among others. However, such techniques are relatively complexes and involve several steps for the final calculation. Thus, this study developed the GeneSE platform, which is an integrated computing platform that facilitates the use of these techniques for the determination of evapotranspiration using surface energy balance based on satellite images, such as SEBAL, SEBTA, SSEB and S-SEBI techniques. All the techniques involved in this work were implemented covering sequential and parallel processing, with CPU and GPU. The main facilities provided by the GeneSE platform are: (1) abstraction and encapsulation of the techniques; (2) ease of use of several techniques; (3) automation of various processing stages. To validate the Genesis platform was used a set of 85 satellite images from four different areas of the state of Mato Grosso. All these images were processed by 4 different GPU devices with 4 platforms developed in the computing environment (Java, OpenCL GPU, CPU OpenCL and CUDA). The tests showed that the environment spends an average of 150 milliseconds to create and compile the source code. The results also showed that the use of parallel platforms reduces the processing time up to 80 times with use the same amount of memory that sequentially platform does. After the performance tests, their validation was performed with the measured data from towers and three areas. The R² technique results presented values higher than 0.6, thus showing that the algorithms are significant for estimating evapotranspiration.
id UFMT_e97c8c89038b122f11f3ccce61fb0e2e
oai_identifier_str oai:localhost:1/2182
network_acronym_str UFMT
network_name_str Repositório Institucional da UFMT
repository_id_str
spelling GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélitesSEBParalelismoGPUCUDAOpenCLCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICASEBParalelismGPUCUDAOpenCLThe knowledge about the forms of water use is becoming increasingly necessary, since this resource is also becoming scarce. Thus, using techniques that estimate the amount of water evapotranspired in a particular area is important for the management of hydrological processes, irrigation, industrial processes, among others. However, such techniques are relatively complexes and involve several steps for the final calculation. Thus, this study developed the GeneSE platform, which is an integrated computing platform that facilitates the use of these techniques for the determination of evapotranspiration using surface energy balance based on satellite images, such as SEBAL, SEBTA, SSEB and S-SEBI techniques. All the techniques involved in this work were implemented covering sequential and parallel processing, with CPU and GPU. The main facilities provided by the GeneSE platform are: (1) abstraction and encapsulation of the techniques; (2) ease of use of several techniques; (3) automation of various processing stages. To validate the Genesis platform was used a set of 85 satellite images from four different areas of the state of Mato Grosso. All these images were processed by 4 different GPU devices with 4 platforms developed in the computing environment (Java, OpenCL GPU, CPU OpenCL and CUDA). The tests showed that the environment spends an average of 150 milliseconds to create and compile the source code. The results also showed that the use of parallel platforms reduces the processing time up to 80 times with use the same amount of memory that sequentially platform does. After the performance tests, their validation was performed with the measured data from towers and three areas. The R² technique results presented values higher than 0.6, thus showing that the algorithms are significant for estimating evapotranspiration.CAPESO conhecimento a respeito das formas de utilização da água está se tornando cada vez mais necessário, uma vez que esse recurso é cada vez mais escasso. Assim, utilizar técnicas que estimem a quantidade de água evapotranspirada em uma determinada área é importante para o gerenciamento de processos hidrológicos, de irrigações, de processos industriais, entre outros. Contudo, tais técnicas são relativamente complexas e com diversas etapas envolvidas para o cálculo final. Assim, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver a plataforma GeneSE, que é uma plataforma computacional integrada que facilita o uso dessas técnicas para o cálculo da evapotranspiração utilizando balanço de energia de superfície a partir de imagens de satélites, tais como as técnicas SEBAL, SEBTA, SSEB e S-SEBI. Todas as técnicas envolvidas neste trabalho foram implementadas contemplando processamento sequencial e paralelo, como CPU e GPU. As principais facilidades fornecidas pela plataforma GeneSE são: (1) abstração e encapsulamento das técnicas; (2) facilidade no uso de técnicas diversas; (3) automatização de diversas etapas do processamento. Para validar a plataforma GeneSE foi utilizado um conjunto de 85 imagens de satélite de quatro áreas diferentes do estado de Mato Grosso. Todas essas imagens fora processadas em 4 dispositivos GPU’s distintos, com 4 plataformas desenvolvidas no ambiente computacional (Java, OpenCL GPU, OpenCL CPU e CUDA). Os testes mostraram que o ambiente gasta uma média de 150 milissegundos para criar e compilar o código-fonte. Os resultados evidenciaram também que a utilização das plataformas paralelas diminui o tempo de processamento em 80 vezes, além de utilizarem a mesma quantidade de memória que uma plataforma sequencial. Após os testes de desempenho, realizou-se a validação com os dados medidos de torres e em duas áreas o R² apresentou valores maiores que 0,6 mostrando assim, que os algoritmos são significativos para a estimativa da evapotranspiração.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Física (IF)UFMT CUC - CuiabáPrograma de Pós-Graduação em Física AmbientalFigueiredo, Josiel Maimone dehttp://lattes.cnpq.br/1242386923227672Figueiredo, Josiel Maimone de568.019.391-49http://lattes.cnpq.br/1242386923227672Pereira, Mauricio Fernando Lima171.009.618-74http://lattes.cnpq.br/5242996146285625568.019.391-49Biudes, Marcelo Sacardi893.219.011-91http://lattes.cnpq.br/7273935697798004Vieira, Marcos Rodrigues258.758.878-26http://lattes.cnpq.br/3387494140723481Mello, Geison Jader283.851.558-64http://lattes.cnpq.br/9794369843997713Gomes, Raphael de Souza Rosa2020-12-11T11:44:58Z2015-03-262020-12-11T11:44:58Z2015-03-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisGOMES, Raphael de Souza Rosa. GeneSE: um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites. 2015. 87 f. Tese (Doutorado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2015.http://ri.ufmt.br/handle/1/2182porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2020-12-15T06:03:52Zoai:localhost:1/2182Repositório InstitucionalPUBhttp://ri.ufmt.br/oai/requestjordanbiblio@gmail.comopendoar:2020-12-15T06:03:52Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false
dc.title.none.fl_str_mv GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
title GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
spellingShingle GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
Gomes, Raphael de Souza Rosa
SEB
Paralelismo
GPU
CUDA
OpenCL
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
SEB
Paralelism
GPU
CUDA
OpenCL
title_short GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
title_full GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
title_fullStr GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
title_full_unstemmed GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
title_sort GeneSE : um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites
author Gomes, Raphael de Souza Rosa
author_facet Gomes, Raphael de Souza Rosa
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Figueiredo, Josiel Maimone de
http://lattes.cnpq.br/1242386923227672
Figueiredo, Josiel Maimone de
568.019.391-49
http://lattes.cnpq.br/1242386923227672
Pereira, Mauricio Fernando Lima
171.009.618-74
http://lattes.cnpq.br/5242996146285625
568.019.391-49
Biudes, Marcelo Sacardi
893.219.011-91
http://lattes.cnpq.br/7273935697798004
Vieira, Marcos Rodrigues
258.758.878-26
http://lattes.cnpq.br/3387494140723481
Mello, Geison Jader
283.851.558-64
http://lattes.cnpq.br/9794369843997713
dc.contributor.author.fl_str_mv Gomes, Raphael de Souza Rosa
dc.subject.por.fl_str_mv SEB
Paralelismo
GPU
CUDA
OpenCL
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
SEB
Paralelism
GPU
CUDA
OpenCL
topic SEB
Paralelismo
GPU
CUDA
OpenCL
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
SEB
Paralelism
GPU
CUDA
OpenCL
description The knowledge about the forms of water use is becoming increasingly necessary, since this resource is also becoming scarce. Thus, using techniques that estimate the amount of water evapotranspired in a particular area is important for the management of hydrological processes, irrigation, industrial processes, among others. However, such techniques are relatively complexes and involve several steps for the final calculation. Thus, this study developed the GeneSE platform, which is an integrated computing platform that facilitates the use of these techniques for the determination of evapotranspiration using surface energy balance based on satellite images, such as SEBAL, SEBTA, SSEB and S-SEBI techniques. All the techniques involved in this work were implemented covering sequential and parallel processing, with CPU and GPU. The main facilities provided by the GeneSE platform are: (1) abstraction and encapsulation of the techniques; (2) ease of use of several techniques; (3) automation of various processing stages. To validate the Genesis platform was used a set of 85 satellite images from four different areas of the state of Mato Grosso. All these images were processed by 4 different GPU devices with 4 platforms developed in the computing environment (Java, OpenCL GPU, CPU OpenCL and CUDA). The tests showed that the environment spends an average of 150 milliseconds to create and compile the source code. The results also showed that the use of parallel platforms reduces the processing time up to 80 times with use the same amount of memory that sequentially platform does. After the performance tests, their validation was performed with the measured data from towers and three areas. The R² technique results presented values higher than 0.6, thus showing that the algorithms are significant for estimating evapotranspiration.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-03-26
2015-03-17
2020-12-11T11:44:58Z
2020-12-11T11:44:58Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv GOMES, Raphael de Souza Rosa. GeneSE: um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites. 2015. 87 f. Tese (Doutorado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2015.
http://ri.ufmt.br/handle/1/2182
identifier_str_mv GOMES, Raphael de Souza Rosa. GeneSE: um ambiente computacional para cálculo de balanço de energia da superfície utilizando imagens de satélites. 2015. 87 f. Tese (Doutorado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2015.
url http://ri.ufmt.br/handle/1/2182
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Mato Grosso
Brasil
Instituto de Física (IF)
UFMT CUC - Cuiabá
Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Mato Grosso
Brasil
Instituto de Física (IF)
UFMT CUC - Cuiabá
Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFMT
instname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)
instacron:UFMT
instname_str Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)
instacron_str UFMT
institution UFMT
reponame_str Repositório Institucional da UFMT
collection Repositório Institucional da UFMT
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)
repository.mail.fl_str_mv jordanbiblio@gmail.com
_version_ 1800846266834354176