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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
AGRONOMIA (CIÊNCIAS DO SOLO) (31002013002P7)
Educação Presencial
Mapeamento Digital de Atributos Químicos do Solo de Área de Produção de Óleo e Gás na Região Norte do Recôncavo Baiano. Estudo de Caso da Região Semiárida - Sátiro Dias, Bahia
DOUGLATH ALVES CORREA FERNANDES
TESE
31/10/2024

Explorar novas tecnologias e abordagens em mapeamento de solos que permitam a produção de mapas de alta resolução a baixo custo é um desafio contínuo. Nesse contexto, o uso de abordagens que concentrem as observações de campo em áreas menores pode gerar bons resultados em comparação com métodos que utilizam a área total para amostragem. Neste estudo foi apresentada e testada a abordagem denominada Área de Referência, que permite gerar mapas de atributos químicos do solo com menor custo, alta resolução espacial e elevada acurácia em grandes extensões territoriais. Este estudo está dividido em dois capítulos, sendo o primeiro capítulo com objetivo de mapear a variabilidade espacial do SOCS nas profundidades de 0-30 cm e 0-100 cm, no semiárido baiano e o segundo capítulo modelar e mapear o atributo porcentagem de saturação por sódio (PST) em cinco profundidades utilizando algoritmos de machine learning e testar três métodos de seleção de covariáveis, para uma área de estudo localizada no município de Sátiro Dias região norte do estado da Bahía. Nos dois capítulos foram testadas e comparadas duas abordagens diferentes, a abordagem de Área de Referência (AR) e de Área Total (AT), três modelos de machine learning Random Forest (RF), Cubist e Support Vector Machine (SVM), e ainda, três métodos de seleção de covariáveis, todas covariáveis (TC), Recursive Feature Elimination (RFE)e Expert Knowleadge (EK). A área estudada está localizada na região norte do estado da Bahia no Brasil e abrange uma área total de 900km2, onde foi previamente selecionada uma área menor com 200km2 para ser usada como área de referência. O banco de dados conta com 124 pontos de amostragem divididos em 2 profundidades para SOCS e 5 profundidades para PST. No primeiro capítulo ficou evidente que escolha do modelo e da técnica de seleção de covariáveis afeta consideravelmente a predição do estoque de carbono, apresentando destaque para seleção de covariáveis por EK, outro resultado importante obtido foi a respeito do uso das coordenadas como covariável, o uso da latitude e longitude confere maior acurácia para os modelos, porém geram erros na avaliação visual das predições espaciais, gerando artefatos claros nos mapas. Ainda, os resultados demonstram que, para a área de estudo, a escolha da área de referência não gerou resultados equivalentes à área total. No segundo capítulo os resultados evidenciaram a eficiência dos algoritmos de machine learning Cubist e Random Forest no mapeamento da PST em diferentes profundidades do solo na área estudada. Embora a abordagem baseada na Área de Referência tenha se mostrado promissora para modelagem e extrapolação, seus resultados não superaram os obtidos com a área total. A seleção de covariáveis também foi bem-sucedida, com a técnica Recursive Feature Elimination (RFE) se destacando pela sua eficácia.

Seleção de covariáveis;aprendizado de maquinas;mapeamento digital do solo
Exploring new technologies and approaches in soil mapping that allow the production of high-resolution maps at low cost is a continuous challenge. In this context, using approaches that focus field observations on smaller areas can yield better results compared to methods that use the entire area for sampling. This study presents and tests the approach known as the Reference Area, which allows the generation of maps of soil chemical attributes with lower costs, high spatial resolution, and high accuracy over large territorial extensions. This study is divided into two chapters. The first chapter aims to map the spatial variability of SOCS at depths of 0-30 cm and 0-100 cm in the semi-arid region of Bahia, while the second chapter focuses on modeling and mapping the percentage of sodium saturation (PST) at five depths using machine learning algorithms and testing three covariate selection methods for a study area located in the municipality of Sátiro Dias in the northern region of Bahia. In both chapters, two different approaches were tested and compared: the Reference Area (RA) and Total Area (TA) approaches. Three machine learning models were used: Random Forest (RF), Cubist, and Support Vector Machine (SVM), along with three covariate selection methods: all covariates (TC), Recursive Feature Elimination (RFE), and Expert Knowledge (EK). The study area is located in the northern region of Bahia, Brazil, and covers a total area of 900 km², with a smaller area of 200 km² pre-selected as the reference area. The database consists of 124 sampling points divided into 2 depths for SOCS and 5 depths for PST. In the first chapter, it became evident that the choice of model and covariate selection technique considerably affects carbon stock prediction, with EK standing out as the best covariate selection method. Another important result was regarding the use of coordinates as a covariate: using latitude and longitude improves model accuracy but introduces errors in the visual assessment of spatial predictions, resulting in clear artifacts in the maps. Furthermore, the results show that, for the study area, the choice of reference area did not produce results equivalent to the total area. In the second chapter, the results highlighted the efficiency of the machine learning algorithms Cubist and Random Forest in mapping PST at different soil depths in the study area. Although the approach based on the Reference Area proved promising for modeling and extrapolation, its results did not surpass those obtained with the total area. Covariate selection was also successful, with the Recursive Feature Elimination (RFE) technique standing out for its effectiveness.
Covariate selection;machine learning;digital soil mapping
1
94
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
O trabalho possui divulgação autorizada
Tese_Douglath Fernandes_Versão Final_Set2024.pdf

Contexto

PEDOLOGIA E FÍSICA DO SOLO
MORFOLOGIA, GÊNESE E CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS
TÉCNICAS DE MAPEAMENTO DIGITAL APLICADAS À PEDOLOGIA E AO LEVANTAMENTO DE SOLOS

Banca Examinadora

MARCOS BACIS CEDDIA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
MARCOS BACIS CEDDIA Docente - PERMANENTE
GUSTAVO SOUZA VALLADARES Participante Externo
ANDRE LUIS OLIVEIRA VILLELA Participante Externo
WALDIR DE CARVALHO JUNIOR Participante Externo
MARCOS GERVASIO PEREIRA Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Auxílio à Pesquisa 48
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO - Infraestrutura 48

Vínculo

Bolsa de Fixação
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
Capes
  • Compatibilidade
  • . . .
  • Versão do sistema: 3.88.7
  • Copyright 2022 Capes. Todos os direitos reservados.

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