Verificação de exatidão em classificação de imagens digitais orbitais : efeitos de diferentes estratégias de amostragem e avaliação de índices de exatidão

Abstract

Quatro diferentes estratégias de amostragem foram utilizadas sobre os dados de referência para verificação de exatidão em cinco classificações obtidas a partir de combinações de bandas espectrais e transformações especiais, com o objetivo de verificar se haveria influência dos tipos de amostragem sobre os resultados reportados por três índices de exatidão: Global, Kappa e Tau. À parte disso foi também conduzido um estudo sobre o comportamento dos três índices, uns em relação aos outros. Foram utilizadas as seguintes amostragens: blocada, casualizada, sistemática estratificada e sistematizada, sendo as três últimas realizadas pixel a pixel. O algoritmo de máxima verossimilhança foi aplicado às seguintes combinações das bandas espectrais do sensor TM, a bordo do satélite Landsat 5: TM3, TM4 e TM5; TM3, TM4 e TM7; TM2, TM3 e TM4. Além dessas combinações também foram classificadas as composições baseadas nas três primeiras componentes principais resultantes das seis bandas reflexivas do TM e as três componentes resultantes da transformação Tasseled Cap. Dentre os principais resultados obtidos, podem ser destacados: pelas comparações de cada classificação com todas as combinações possíveis de amostragens, conclui-se que para nenhuma delas houve diferença significativa, pelos três índices, quando foram usadas amostragens não-blocadas, o que sugere ser a amostragem blocada a principal fonte de superestimação dos índices; o comportamento dos índices G, K e T em todas as classificações e em todas as amostragens é bastante semelhante no que se refere à variação dos mesmos de uma classificação para outra; o índice T, ao se situar entre G e K, parece ser o ideal, mostrando tornar possível a correta consideração das concordâncias real e casual, para a situação na qual é assumida a eqüiprobabilidade de ocorrência das categorias informacionais; dentro de uma mesma estratégia de amostragem, à exceção das amostragens sistemática e blocada, os três índices discriminaram as diferenças entre classificações de maneira idêntica; à medida que aumenta o grau de interferência do analista nos procedimentos de amostragem, aumenta a sensibilidade dos índices no que se refere ao estabelecimento de diferenças entre classificações independentes; não houve diferença significativa entre as estratégias nãoblocadas de amostragem, considerados os três índices utilizados; de acordo com a conclusão anterior, parece ser a amostragem sistemática a mais vantajosa, do ponto de vista da facilidade de operacionalização, quando se objetiva quantificar melhor a exatidão dos processos de classificação, desde que as feições de interesse não apresentem caráter de periodicidade na paisagem.

Four different sampling approaches were utilized upon reference data to assess the accuracy of five classifications obtained from combinations of spectral bands and special transformations, in order to verify the influence of the sampling strategies over the reported results of three accuracy indexes: Global, Kappa and Tau. A study about the behavior of the three indexes in relation to each other was also conducted. The following sampling approaches were used: blocked, randomized, systematic stratified, and systematic, being the last three based on individual pixels. The maximum likelihood algorithm was applied to the following combinations of spectral bands: TM3, TM4, TM5; TM3, TM4, TM7 and TM2, TM3, TM4. The composition based on the three first principal components resulting from the six TM reflected channels, and the components resulted from the Tasseled Cap transformation, produced two more classifications. The results showed: by the comparisons of each classification with all the possible sampling combinations, it was concluded that for none of the classifications there was a significative difference, by the three indexes, when pixel-based samplings were taken, what indicates the blocked sampling as the main source of the indexes superestimation; the behavior of the indexes Global, Kappa and Tau over all the classifications and in all the sampling approaches is very similar concerning to the way each one varies from one classification to the other; the index Tau, with its values always between Global and Kappa seems to be the ideal, showing to be possible the correct consideration of real and casual agreements, for the situation where the equiprobability of ocurrence of the informational categories is assumed; considering one sampling approach at a time, excluding the systematic and blocked ones, all the three indexes discriminate the differences among classifications in the very same way; the greater the interference of the analist in the sampling procedure, the greater the sensitivity of the indexes in what is concerned to the establishment of differences among independent classifications; there was no significative difference among the pixel-based samplings, considered the three indexes; the systematic sampling procedure could be the recommended, from the stand point of implementation, when the objective is to better quantify the accuracy of the classification processes, provided that the features of interest are not in phase with the sampling grid.