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Classificação da capacidade produtiva de povoamentos de eucalipto por meio de métodos tradicionais e redes Kohonen
(UFVJM, 2017) Silva, Eulália Aparecida; Oliveira, Marcio Leles Romarco de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Oliveira, Marcio Leles Romarco de; Leite, Helio Garcia; Andrade, Alessandro Vivas
O objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência da classificação da capacidade produtiva de povoamentos florestais de eucalipto (Eucalyptus ssp.) por meio de rede neural artificial (RNA). Os dados utilizados foram provenientes de inventários florestais contínuos conduzidos em povoamentos de clones de Eucalyptus ssp. localizados no estado de Minas Gerais. A classificação da capacidade produtiva foi realizada por meio de quatro métodos: curva-guia, predição dos parâmetros, equação das diferenças e rede neural artificial. Em todos os métodos foi adotada uma idade de referência de 72 meses e foram obtidas três classes de capacidade produtiva (superior, média e inferior). Para os métodos da curva-guia e equação das diferenças foi empregado o modelo de Schumacher linearizado e para o método da predição dos parâmetros foi utilizado o modelo logístico. Na classificação por meio de RNA utilizou-se a rede auto-organizável de Kohonen, sendo o agrupamento realizado em dois estágios. Na primeira etapa os dados foram utilizados para treinar a rede e na segunda etapa os vetores de pesos sinápticos foram agrupados utilizando o método do vizinho mais distante. Foram testadas diferentes entradas (E) para as RNA: E1- volume total com casca (V); E2- área basal (B); E3- altura total (Ht); E4- altura dominante (Hd); E5- diâmetro quadrático médio (q); e E6- V, B, Ht, Hd, q e número de árvores por hectare. A seleção da entrada foi realizada por meio da análise discriminante, sendo selecionada a entrada E6 com 83,6% de acerto geral. Os métodos foram comparados em termos de porcentagem de coincidência na alocação dos talhões, área e volume por classe de capacidade produtiva. As classes obtidas pelos métodos da curva-guia e equação das diferenças foram muito semelhantes de acordo com os critérios de comparação adotados. A classificação pelo método da predição dos parâmetros não foi semelhante aos outros métodos. A classificação por meio de rede neural artificial foi eficiente quando comparada aos demais métodos em termos de porcentagem de coincidência na alocação dos talhões, área e estoque volumétrico por classe de capacidade produtiva.
Comparação dos algoritmos máquina de aprendizagem extrema e retropropagação do erro para estimação de altura e volume de árvores
(UFVJM, 2013) Pelli, Eduardo; Nogueira, Gilciano Saraiva; Horta, Euler Guimarães; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Leite, Helio Garcia; Binoti, Luiza Marques da Silva; Oliveira, Marcio Leles Romarco de
O uso do algoritmo de aprendizado para as redes neurais artificiais (RNA) do tipo feed- forward, nomeado máquina de aprendizagem extrema (Extreme Learning Machine - ELM), permite que o treinamento possa ser realizado com melhor desempenho do que com o uso dos métodos de aprendizagem tradicionais, baseados em gradiente descendente, tanto em termos de generalização como na velocidade de aprendizagem. Neste estudo objetivou-se a aplicação das redes neurais artificiais utilizando o algoritmo ELM em problemas de estimativa da altura árvores de Pinus, e também, em problema de estimativa do volume de madeira dos componentes, fuste e galhos, de árvores do Cerrado, de maneira consistente. Na estimativa da altura de árvores de Pinus as redes neurais artificiais apresentaram bons resultados em comparação com métodos estatísticos já utilizados para este fim. Como já era esperado, a máquina de aprendizagem extrema se mostrou mais eficiente, do ponto de vista do custo computacional, no treinamento das RNAs em relação ao algoritmo back-propagation, mantendo a eficácia do método. Na aplicação das RNAs ao problema de estimativa do volume dos componentes de árvores do Cerrado foi possível verificar que as redes neurais artificiais podem estimar o volume dos componentes (fuste e galhos) destas árvores. Não foi possível identificar qual é o melhor método para se estimar o volume de fuste e de galhos de árvores do Cerrado de maneira consistente, tendo em vista que, as RNAs presentaram resultados semelhantes aos modelos de regressão estudados.
Diagnose da composição nutricional de povoamentos clonais de eucalipto pelo método CND
(UFVJM, 2022) Silva, Laís Graziele; Santana, Reynaldo Campos; Neves, Júlio César Lima; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santana, Reynaldo Campos; Neves, Júlio César Lima; Leite, Helio Garcia; Cantarutti, Reinaldo Bertola; Martins, Lafayete Gonçalves Campelo
O monitoramento nutricional em plantios de eucalipto por meio da análise foliar subsidia ajustes no manejo nutricional para manter e/ou alcançar maiores produtividades. Dentre os métodos de interpretação da análise foliar destaca-se a Diagnose da Composição Nutricional (CND). O CND é uma expansão multivariada dos métodos univariados e bivariados que pode resultar em diagnósticos mais precisos e expressar o grau de equilíbrio nutricional da cultura, por considerar a interação entre todos os nutrientes. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do método CND na diagnose nutricional de plantios clonais de eucalipto. O banco de dados foi composto de teores foliares de macro e micronutrientes e crescimento de plantios de eucalipto, compreendidos por diferentes genótipos e idades (de 0,4 a 72 meses). Estes, foram coletados de diversas empresas e situados em várias localidades do país. A população de referência foi obtida com base na abordagem da linha de fronteira superior do relacionamento entre o crescimento em altura em função da idade. As normas CND foram obtidas a partir desta população. Posteriormente, foram obtidos os índices CND e os nutrientes foram ordenados quanto ao grau de limitação nutricional de acordo com o potencial de resposta à adubação (PRA). Os índices CND também foram relacionados com o crescimento relativo em altura (CRH) e com o crescimento relativo em volume (CRV). Posteriormente, a região de fronteira superior destes relacionamentos foi utilizada para gerar as curvas de resposta potencial nutrientes específicas (CRPNE). Estas, foram ajustadas através de dois modelos: o polinomial de 2° grau e a regressão duplo linear com resposta platô (RDLP) a fim de comparar quais dos modelos se ajustariam melhor aos dados. A partir das CRPNE foram obtidas as faixas de suficiência (FSU) para os índices CND, utilizando tanto as equações ajustadas pelo modelo polinomial de 2° grau quanto as ajustadas pela RDLP. A diagnose nutricional dos plantios de eucalipto também foi realizada considerando as FSU. O estabelecimento de normas CND utilizando a população de alta produtividade estabelecida pela linha de fronteira demonstrou ser apropriada para a maioria dos nutrientes. As normas CND obtidas para macro e micronutriente, foram precisas para todos os nutrientes, exceto para P, Mn e S. A sequência de limitação por falta dos nutrientes dada pelo PRA foi Cu > Mg = S > Fe = Mn > Ca > Zn = B > N > P = K. As CRPNE foram explicativas, sendo que aquelas obtidas pela RDLP se ajustaram melhor ao relacionamento entre os índices CND e o CRH e o CRV. As FSU obtidas para o CND são assimétricas quanto aos seus limites e apresentaram intervalos bem amplos. Estas, foram adequadas para avaliar o status nutricional de povoamentos clonais de eucalipto e demonstraram que a maioria dos talhões avaliados enquadraram-se na classe normal.
Efeito de borda no inventário pré-corte de um povoamento Eucalyptus sp.
(UFVJM, 2016) Miranda, Ludmila Pires; Oliveira, Marcio Leles Romarco de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Oliveira, Marcio Leles Romarco de; Leite, Helio Garcia; Nogueira, Gilciano Saraiva; Cordeiro, Sidney Araújo
O estudo analisou a influência de alocar parcelas em diferentes pontos do talhão com a finalidade de um inventário pré-corte, utilizando dois arranjos de intensidade amostral e tamanho de parcela, diferentes métodos de amostragem (Casual Simples – ACS ou Sistemática – AS), forma de parcela (retangular ou circular) e localização da parcela no talhão (borda, borda e centro e apenas no centro). Foi realizado um censo no talhão, onde foram mensuradas todas as circunferências à 1,30 metros de altura. A estimativa da altura foi obtida por meio de modelo hipsométrico. O ajuste do modelo foi feito com duas bases de dados para detectar a influência do efeito de borda na altura das árvores: a primeira composta por dados provenientes da última medição do inventário florestal contínuo (IFC) realizado no talhão; a segunda proveniente de cinquenta árvores localizadas na borda do talhão. Com as equações ajustadas, utilizou-se o teste de identidade de modelo para verificar o efeito de borda na altura. Para definir o efeito de borda sobre o diâmetro ajustou-se a função Weibull de duas formas: 1) para cada uma das 10 primeiras linhas de borda do talhão; e 2) fez-se o ajuste das linhas de forma acumulativa, começando pela linha 1 até a décima linha. Conhecendo-se as estimativas dos parâmetros, as distribuições diamétricas foram estimadas, tomando como base a frequência observada da primeira linha de borda. Para verificar se a distribuição diamétrica estimada variava conforme adentrava no talhão utilizou-se o teste de Kolmogorov-Smirnov, a 95% de probabilidade. Para o ajuste dos modelos volumétricos foram usados dados de cubagem de árvores-amostra localizadas no centro do talhão. Combinando a localização da parcela, método de amostragem, formato da parcela e arranjo de intensidade amostral e tamanho da parcela, foram simulados 28 cenários de amostragem. A comparação entre os procedimentos foi utilizando a precisão e exatidão. O resultado do teste de identidade de modelo indicou que há influência da borda sobre a altura das árvores. Os testes de Kolmogorov-Smirnov demonstraram não haver diferença diamétrica entre as 10 primeiras linhas de borda do talhão. O modelo volumétrico de Schumacher e Hall foi o que resultou nas melhores estimativas. Nos procedimentos de amostragem simulados, a ACS foi mais precisa e eficiente para um arranjo com intensidade amostral maior e parcelas de tamanho menores, já a AS foi melhor com intensidade amostral menor e parcelas maiores; quanto ao formato, tanto circular, quanto retangular obtiveram bons resultados. Em relação à localização das parcelas no talhão, os resultados foram mais exatos e precisos quando as parcelas foram alocadas no centro do talhão, seguidos das parcelas alocadas na borda e centro e por fim aquelas alocadas na borda do talhão.
Emprego de redes neurais artificiais com skip-layer connections na mensuração florestal
(UFVJM, 2015) Silva, Paula Ventura da; Binoti, Mayra Luiza M. da Silva; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Binoti, Mayra Luiza M. da Silva; Leite, Helio Garcia; Silva, Antonilmar Araújo Lopes da; Gleriani, José Marinaldo
RESUMO SILVA, Paula Ventura da, M.Sc., Emprego de redes neurais artificiais com Skip-Layer Connections na mensuração florestal. 2015. 46 f. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) – Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Diamantina, 2015. O objetivo principal deste estudo foi avaliar a aplicação de Redes Neurais Artificiais (RNA) utilizando a técnica Skip-layer connections, com e sem recorrência, para estimação do volume individual e da altura total de árvores de eucalipto. Os objetivos específicos foram testar e avaliar as reduções no tamanho da base de dados do conjunto de ajuste (treinamento) para estimação dessas variáveis. Os dados utilizados foram provenientes de árvores abatidas para cubagem (estimação do volume individual) e de medições de parcelas permanentes de inventários florestais contínuos (estimação da altura total), em área de povoamentos de eucalipto localizados no sul da Bahia, Brasil. Foram treinadas redes do tipo Multilayer Perceptron (MLP), utilizando a função de ativação logística nas camadas intermediária e de saída e oito neurônios na camada oculta. O número de neurônios na camada de entrada variou conforme o número e o tipo de variável (qualitativa ou quantitativa) em cada estudo. Os critérios de parada foram o erro médio quadrático de 0,0001 ou 3.000 ciclos (épocas). Em seguida, as RNA selecionadas foram aplicadas em parte dos dados separados, para generalização (validação). O software utilizado para o treinamento e a generalização das RNA foi o NeuroForest 3.3. Para comparação dos resultados obtidos pelas RNA, foram ajustados os modelos tradicionais de regressão tanto para volume, quanto para altura, e também foram treinadas e aplicadas RNA usando o algoritmo Resilient Propagation, comumente utilizado em aplicações da mensuração florestal. A avaliação dos resultados gerados pelas RNA e pelos modelos de regressão foi feita por meio do coeficiente de correlação entre os valores observados e estimados, de gráficos de dispersão e de histogramas de frequência percentual dos erros percentuais. As Redes Neurais Artificiais utilizando Skip-layer connections apresentaram resultados satisfatórios para estimação de volume e de altura de árvores de eucalipto, o que evidencia a possibilidade de aplicar a técnica em mensuração e manejo florestal e uma expressiva redução das bases de dados para treinamento das RNA.
Estudo da forma do fuste de árvores de eucaliptos em diferentes espaçamentos
(UFVJM, 2013) Souza, Rafael Ribeiro; Nogueira, Gilciano Saraiva; Oliveira, Marcio Leles Romarco de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Leite, Helio Garcia; Binoti, Mayra Luiza Marques da Silva; Abrahão, Christovão Pereira; Oliveira, Marcio Leles Romarco de
Os objetivos deste estudo foram: avaliar o efeito do arranjo espacial de plantio na forma do fuste de árvores de eucalipto; avaliar se as redes neurais artificiais estimam com precisão o afilamento, os diâmetros ao a qualquer altura especificada e as alturas a qualquer diâmetro especificado em fustes de eucalipto; estudar a forma dos fustes em arvores de eucalipto em diferentes arranjos espaciais e idades, e de maneira específica, determinar as formas geométricas aproximadas, que ocorrem ao longo destes fustes e as suas proporções em relação à altura total. Foram utilizados dados de um experimento implantado em dezembro de 2002, no delineamento em blocos (três blocos), sendo testados os arranjos espaciais de 3,0 x 0,5; 3,0 x 1,0; 3,0 x 1,5; 3,0 x 2,0 e 3,0 x 3,0 m. Foram utilizados também, dados de árvores provenientes de um sistema agroflorestal-SAF, plantio com 6,03 hectares, implantado em dezembro de 1993, no arranjo espacial de 10,0 x 4,0 m. Para analisar a forma média dos fustes foram utilizados modelos de Kozak, Schöepfer, Garay, Demaerschalk e Ormerod. Os modelos selecionados foram de Garay e de Shöepfer. A escolha foi feita com base nas estatísticas, coeficiente de correlação, erro-padrão residual, Bias e da análise gráfica dos resíduos. Testes de identidade de modelos foram aplicados nos modelos selecionados com a finalidade de verificar a igualdade entre a forma dos fustes. Foram utilizadas redes neurais artificiais feed-forward, do tipo Multilayer Perceptrons, treinadas por meio do algoritmo error-backpropagation. Para os ajustes das redes foi utilizada uma aplicação computacional em linguagem Java, e para as funções destinadas ao treinamento e aplicação foi utilizada a biblioteca Weka. As estatísticas de acurácia utilizadas para avaliar as melhores redes foram a raiz quadrada do erro médio e as correlações entre os valores observados e os valores estimados. Utilizando a equação geral das curvas, buscou-se determinar a forma aproximada do sólido geométrico médio dos fustes e descrever as formas geométricas aproximadas que os fustes assumem ao longo de seu comprimento, determinar os seus pontos aproximados de inflexão e a proporção de cada forma em relação à altura total. O modelo de Garay é o mais indicado para descrever o taper de eucaliptos nos arranjos espaciais avaliados. Foi aceita a hipótese de nulidade no teste de identidade de modelos não linear, indicando a igualdade entre as equações nos arranjos de 3,0 x 0,5 e 3,0 x 1,0 m. Para uma distância de 3,0 metros entre fileiras, quanto maior a distância entre plantas, mais cônica é a forma do fuste. A rede neural artificial estimou com precisão o afilamento dos fustes, distinguindo as variações na forma dos fustes em virtude dos diferentes arranjos espaciais. A rede neural artificial estimou com precisão os diâmetros a qualquer altura especificada. As estimativas das alturas a qualquer diâmetro especificado, obtidas pela RNA e pelo modelo de taper de Garay, apresentaram valores de erros percentuais acentuados na base dos fustes, em todos os arranjos espaciais. Os fustes nos arranjos de 3,0 x 0,5 e 3,0 x 3,0 m, apresentaram a forma média de um parabolóide, já os fustes no arranjo de 10,0 x 4,0 m, a forma média de um tronco de cone. Os fustes nos arranjos espaciais 3,0 x 0,5 e 3,0 x 3,0 m, assumem as formas de um tronco de neilóide, um tronco de cone e um parabolóide, nas proporções de 10,96; 43,81 e 45,14 %, e de 14,58; 37,76 e 47,66 %, respectivamente. Os fustes referentes ao arranjo espacial 10,0 x 4,0 m, assumem as formas de um tronco de neilóide e de um tronco de cone, nas proporções de 20,78 e 79,30 %, respectivamente, em relação à altura total.
Modelagem da distribuição diamétrica de povoamentos de eucalipto utilizando a função Gama
(UFLA - Universidade Federal de Lavras, 2013-06-01) Araújo Júnior, Carlos Alberto; Leite, Helio Garcia; Castro, Renato Vinícius Oliveira; Binoti, Daniel Henrique Breda; Alcântara, Aline Edwiges Mazon de; Binoti, Mayra Luiza Marques da Silva [UFVJM]; Universidade Federal de Viçosa (UFV) Departamento de Engenharia Florestal; Universidade de Brasília (UnB) Departamento de Engenharia Florestal; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)
Neste estudo, avaliou-se o comportamento da função densidade de probabilidade Gama com 2 parâmetros para a descrição da distribuição diamétrica de um povoamento de eucalipto em diferentes idades. Um modelo de projeção da distribuição de diâmetros foi construído e ajustado aos dados das parcelas permanentes. Os ajustes da função Gama foram avaliados pelo teste de Kolmogorov-Smirnov (KS) e o modelo de distribuição diamétrica foi avaliado por meio dos coeficientes de determinação e gráficos de resíduos das estimativas geradas pelas equações que compuseram o modelo. As distribuições diamétricas estimadas pelo sistema de equações foram comparadas com as distribuições observadas pelo teste KS. A maioria dos ajustes apresentou aderência pelo teste KS. O modelo foi capaz de projetar as distribuições diamétricas de maneira satisfatória, acompanhando a tendência de achatamento da curva da distribuição em uma sequência de idades. Conclui-se que a função Gama pode ser utilizada em um modelo de projeção da distribuição dos diâmetros de povoamentos de eucalipto
Modelagem do crescimento e produção florestal com a estratificação de povoamentos empregando o método k means
(UFVJM, 2014) Rabelo, Luiz David Oliveira; Oliveira, Marcio Leles Romarco de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Binoti, Daniel Henrique Breda; Leite, Helio Garcia; Nogueira, Gilciano
O trabalho teve como objetivo propor uma metodologia de estratificação de povoamentos florestais, testar o modelo de Clutter utilizando outras variáveis independentes, empregar o modelo proposto por Oliveira em 2009 e propor uma alternativa para realização de prognose do crescimento e produção de povoamentos com uma ou duas medições do inventário florestal. O estudo foi realizado com informações de parcelas permanentes de inventários florestais contínuos, conduzidos em povoamentos de clones de Eucalipto localizados no Estado de Minas Gerais. A definição dos estratos foi realizada pelo método de mineração de dados k-means, a partir dos parâmetros de equações lineares simples de cada talhão para as variáveis de povoamento em função da idade. O índice de local para a classificação da capacidade produtiva foi calculado para cada talhão e a sua determinação foi feita utilizando o modelo de Schumacher. A classificação de talhões com uma (36 meses) ou duas medições, (48 meses) foi realizada com o cálculo da distância euclidiana para as variáveis de povoamento do talhão com relação à média do estrato definido pelo k-means. Foi ajustado para os dados de um mesmo conjunto de talhões o modelo de Clutter e algumas alternativas com a substituição de variáveis explicativas, bem como o modelo proposto por Oliveira. O desempenho dos modelos foi avaliado pela raiz quadrada do erro médio, bias %, AIC, BIC e gráficos com a dispersão dos resíduos. Com o intuito de verificar se o método k means foi eficiente na formação de estratos, procedeu se com o teste White para o ajuste dos modelos de área basal e volume. O modelo de Clutter apresentou estimativas volumétricas precisas com a estratificação usando o método k-means. Não verificou-se a violação de homocedasticidade de variâncias para a maioria dos estratos gerados pelo método k-means. A altura total média explicou com melhor desempenho a variação volumétrica do povoamento. A classificação de talhões florestais com a distância euclidiana entre as variáveis de povoamento apresentou resultados diferentes quanto a idade de referência. As estimativas projetadas com a classificação aos 48 meses obtiveram resultados mais consistentes do que as projetadas com 36 meses.
Planejamento em grandes empresas florestais no Brasil
(UFVJM, 2015) Werneburg, Mauro Antônio Pereira; Binoti, Mayra Luiza Marques da Silva; Leite, Helio Garcia; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Binoti, Mayra Luiza Marques da Silva; Gleriani, José Marinaldo; Leite, Helio Garcia; Silva, Antonilmar Araújo Lopes da
O objetivo deste estudo foi contextualizar o planejamento florestal nos níveis estratégico, tático e operacional seguido por grandes empresas florestais no Brasil, bem como estimar a densidade básica de povoamentos de clones de eucalipto em função de variáveis quantitativas e qualitativas (cadastrais) obtidas pelo Inventário Florestal Contínuo (IFC) e informações climáticas da área em estudo empregando Redes Neurais Artificiais. O Capítulo 1 abordou desde a importância do plano estratégico, que trata dos objetivos macros da empresa, considerando as condições internas e externas e sua evolução esperada, passando pelo plano de médio prazo que indica os projetos para os próximos anos e a necessidade de infraestrutura para períodos seco e chuvoso, até o planejamento de curto prazo que cuida do orçamento anual do processo florestal. Além de descrever o conhecimento do fluxo do processo de fabricação de celulose para dar uma noção ao planejador das variáveis importantes e que influenciam o manejo da floresta na busca de melhor rendimento final do produto. Destacou-se em cada processo, as principais atividades críticas para produção e entrega de madeira na fábrica, como a colheita, transporte de madeira e fomento florestal. O Capítulo 2 abordou uma das variáveis importantes de qualidade da madeira para o processo de produção de celulose que é a densidade básica de povoamentos de clones de eucalipto. Esta foi estimada em função de variáveis quantitativas e qualitativas (cadastrais) obtidas pelo Inventário Florestal Contínuo (IFC) e de informações climáticas da área em estudo empregando Redes Neurais Artificiais. Os resultados demonstraram a viabilidade da aplicação da técnica para estimar a densidade com níveis de erros percentuais aceitáveis para o processo de produção de celulose. Palavras