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dc.creatorPereira, Fabiano Rodrigues-
dc.date.accessioned2024-08-21T13:52:00Z-
dc.date.available2024-08-21T13:52:00Z-
dc.date.issued2024-08-21-
dc.date.submitted2024-03-26-
dc.identifier.citationPEREIRA, F. R. Modelos mistos generalizados e redes neurais artificiais aplicados na estimativa da altura, afilamento e volume total e parcial de árvores de Pinus spp. 2024. 176 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59250-
dc.descriptionArquivo retido, a pedido do autor, até junho de 2025.-
dc.description.abstractConcerning planning, ordering, and the use of wood increasingly requires greater precision. Furthermore, the growing need for predicting forest multiproduct has supported the use of various modeling techniques to describe the profile of boles. These techniques include the use of mixed effect models and the use of machine learning, having provided gains in accuracy. Therefore, this work evaluated, in addition to classical local regression models and generic models, the application of alternative methods, such as mixed models and artificial neural networks in different stages of forest measurement (height prediction and stem taper modeling). The data used in the present study were obtained from Pinus spp. plantations, located in the municipality of Nova Ponte, Minas Gerais. Different configurations of the methods were tested and based on statistical measurements of the quality of the predictions, the gain in precision was verified with the use of the proposed techniques. To evaluate the predictions made by the different methods, at each stage, and select the best models, the following criteria were considered: root mean square error (RMSE), mean absolute percentage error (MAPE), model efficiency index (EF) , mean deviation (BIAS), Akaike Information Criterion (AIC), Schwarz Bayesian Criterion (BIC), likelihood ratio test (MLRT), paired t-test, paired Wilcoxon signed rank test and graphical analysis of residual distributions and histograms. All analyses were carried out using the R programming language. Ratkowsky's equation (1990) stood out as the most appropriate to explain the interaction between height and diameter of Pinus caribaea var. hondurensis. The inclusion of dominant diameter and dominant height resulted in significant improvements in predictions of the total height of trees at different sites and with different ages. The introduction of random effects and calibration per plot demonstrated great effectiveness in improving hypsometric models. Furthermore, the most appropriate calibration alternatives were identified, requiring nine trees distributed equally in different diameter classes for the local model in mixed form and, for the model that already had plot-level variables, calibration was not necessary. Artificial neural networks demonstrated poor generalization capacity, resulting in biased predictions for the test database. Considering the modeling of the stem tapering, the modeling with random effects and the continuous first-order autocorrelation function provided significant improvements to the Kozak (2004) model, making the models more coherent with the data, resulting in values significantly equal to the real ones for Pinus caribaea var. caribaea and Pinus oocarpa. Artificial Neural Networks demonstrated efficiency in predicting diameter along the stem and total volume for Pinus caribaea var. caribaea and Pinus caribaea var. hondurensis, generating predictions statistically equal to the observed values simultaneously for both species using dummy variables. The results found in this work demonstrate the ability of mixed modeling and artificial neural networks to provide significant gains in accuracy in predicting forest attributes. Furthermore, it demonstrated the need for more in-depth studies on the optimization of strategies for selecting the most appropriate structure of artificial neural networks and interpreting their adjusted parameters. Also, it is recommended to add other attributes at the plot level, to improve the representation of the tapering of tree stems, if the collection of these variables does not compromise the viability of forest inventory operations.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsrestrictAccesspt_BR
dc.rightsAttribution 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectModelos mistospt_BR
dc.subjectAprendizagem de máquinapt_BR
dc.subjectRelação hipsométricapt_BR
dc.subjectVolumetria florestalpt_BR
dc.subjectAfilamento do fustept_BR
dc.subjectModelagem florestalpt_BR
dc.subjectMixed modelspt_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.subjectHypsometric relationshippt_BR
dc.subjectForest volumetrypt_BR
dc.subjectStem taperingpt_BR
dc.subjectForest modelingpt_BR
dc.titleModelos mistos generalizados e redes neurais artificiais aplicados na estimativa da altura, afilamento e volume total e parcial de árvores de Pinus spp.pt_BR
dc.title.alternativeGeneralized mixed models and machine learning applied to estimate the height, tapering and total and partial volume of Pinus spp.pt_BR
dc.typedissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Florestalpt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Calegario, Natalino-
dc.contributor.referee1Calegario, Natalino-
dc.contributor.referee2Terra, Marcela De Castro Nunes Santos-
dc.contributor.referee3Andrade, Valdir Carlos Lima de-
dc.description.resumoA preocupação com o planejamento, ordenamento e a utilização da madeira exigem cada vez mais uma maior precisão. Além disso, as necessidades crescentes da predição dos multiprodutos das florestas têm corroborado para o emprego de diversas técnicas de modelagem para descrever o perfil dos fustes. Essas técnicas compreendem o uso de modelos mistos e o uso de aprendizagem de máquinas, tendo proporcionado ganhos de precisão. Dessa forma, este trabalho avaliou, além de modelos clássicos de regressão locais e modelos genéricos, a aplicação de métodos alternativos, como Modelos Mistos e Redes Neurais Artificiais em diferentes etapas da mensuração florestal (predição da altura e modelagem do afilamento do fuste). Os dados utilizados no presente estudo foram obtidos em plantios de Pinus spp., situados no município de Nova Ponte, Minas Gerais. Foram testadas diferentes configurações dos métodos e, a partir de medidas estatísticas de qualidade das predições, foi verificado o ganho de precisão com o uso das técnicas propostas. Para a avaliação das predições realizadas pelos diferentes métodos, em cada etapa, e seleção dos melhores modelos, foram considerados os critérios: raiz do erro quadrático médio (RMSE), erro médio absoluto percentual (MAPE), índice de eficiência do modelo (EF), desvio médio (BIAS), Critério de informação de Akaike (AIC), Critério Bayesiano de Schwarz (BIC), teste da razão de verossimilhança (MLRT), teste t pareado, teste de Wilcoxon signed rank pareado e analises gráficas das distribuições e histogramas dos resíduos.Todas as análises foram realizadas por meio da linguagem de programação R. A equação de Ratkowsky (1990) destacou-se como a mais adequada para explicar a interação entre altura e diâmetro das árvores de Pinus caribaea var. hondurensis. A inclusão do diâmetro dominante e altura dominante resultou em melhorias significativas nas predições da altura total das árvores em diferentes sítios e com diferentes idades. A introdução de efeitos aleatórios e calibração por unidade amostral demonstrou grande eficácia na melhoria dos modelos hipsométricos. Além disso, as alternativas de calibrações mais adequadas foram identificadas, sendo necessário nove árvores distribuídas igualmente em diferentes classes diamétricas para o modelo local na forma mista e, para o modelo que já possuía variáveis a nível de parcela, a calibração não foi necessária. As Redes Neurais Artificiais demonstraram pouca capacidade de generalização, resultando em predições viesadas para a base de dados de teste. Considerando a modelagem do afilamento do fuste, a modelagem com efeitos aleatórios e a função de autocorrelação contínua de primeira ordem proporcionaram melhorias significativas ao modelo de Kozak (2004), tornando os modelos mais coerentes com os dados, resultando em valores significamente iguais aos reais para Pinus caribaea var. caribaea e Pinus oocarpa. As Redes Neurais Artificiais demonstraram eficiência na predição de diâmetro ao longo do fuste e volume total para Pinus caribaea var. caribaea e Pinus caribaea var. hondurensis, gerando predições estatisticamente iguais aos valores observados de forma simultânea para as duas espécies por meio de variáveis dummy. Os resultados encontrados neste trabalho evidenciam a capacidade da modelagem mista e das Redes Neurais Artificias proporcionarem ganhos significativos de precisão nas predições de atributos florestais. Além disso, demonstrou-se a necessidade de estudos mais aprofundados sobre a otimização de estratégias para a seleção da estrutura mais apropriada das Redes Neurais Artificias e interpretação de seus parâmetros ajustados. Também, recomenda-se a adição de outros atributos a nível de parcela, a fim de melhorar a representação do afilamento dos fustes das árvores, desde que a coleta destas variáveis não comprometam a viabilidade das operações de inventário florestal.pt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Ciências Agrárias – ESALpt_BR
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestalpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9333436186420581pt_BR
Aparece nas coleções:Engenharia Florestal - Mestrado (Dissertações)

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