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.
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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. 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