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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 18-Mar-2022
metadata.dc.creator: GOMES, Evanice Pinheiro
metadata.dc.description.affiliation: UFPA - Universidade Federal do Pará
metadata.dc.contributor.advisor1: BLANCO, Claudio José Cavalcante
Title: Avaliação de modelos de inteligência artificial híbridos na estimativa de precipitações
metadata.dc.description.sponsorship: 
Citation: GOMES, Evanice Pinheiro. Avaliação de modelos de inteligência artificial híbridos na estimativa de precipitações. Orientador: Claudio José Cavalcante Blanco. 2022. 112 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2022. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/15757 . Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: As análises hidrológicas realizadas a partir das precipitações na Amazônia são essenciais devido a sua importância na regulação do clima, na circulação atmosférica regional e global. No entanto, nesta região, existem limitações relacionadas a séries de dados com períodos curtos e muitas falhas, sobretudo na escala diária. Apesar dos avanços significativos em ciência e tecnologia, previsões práticas e precisas tem sido uma grande preocupação, devido a sua complexidade. Portanto, vários modelos conceituais, empíricos ou híbridos vêm sendo testados para estimativas de chuva com maior precisão. Dentre os modelos empíricos, os que incorporam métodos de inteligência artificial (IA) são abordagens potencialmente úteis para simular o processo de precipitação. As Redes Neurais Artificiais (RNA), como modelos de IA, são capazes de estabelecer uma relação entre entradas históricas (chuva, vazão, etc.) e as saídas desejadas, através de função não linear composta de vários fatores que são ajustados aos dados observados, permitindo sua estimativa. Assim, para melhorar as análises de precipitações, foi desenvolvido modelos híbridos, envolvendo Rede Neural Artificial (RNA) do tipo com Retardo de Tempo (TDNN), rede ELMAN, rede de Base Radial (RBF) e Sistema de Inferência Neuro-Fuzzy Adaptativo (ANFIS), acoplado com Wavelet Discreta de Máxima Sobreposição (MODWT). Adotaram-se 6 estações pluviométricas, que estão localizados em diferentes biomas da região, e dados de satélite (CMORPH). Os dados de chuva foram avaliados por períodos sazonais (chuvoso e menos chuvoso). Os resultados obtidos demostraram que o modelo MODWT-ANFIS teve a melhor capacidade em simular as precipitações diárias das estações pluviométricas avaliadas, mesmo para períodos menos chuvoso, que são sabidamente mais difíceis de serem simulados em relação aos períodos chuvosos. Nesse caso, as entradas de dados defasadas para 4 dias e 5 dias apresentaram melhor desempenho, com valores de Nash próximos a 1,0 e erros médios quadráticos inferiores a 0,001.
Abstract: The hydrological analyzes carried out from rainfall in the Amazon are essential due to its importance in climate regulation, regional and global atmospheric circulation. However, in this region, there are limitations related to data series with short periods and many flaws, especially in the daily scale. Despite significant advances in science and technology, practical and accurate predictions have been a major concern due to their complexity. Therefore, several conceptual models, empirical or hybrid, have been tested to forecast rain with greater precision. Among empirical models, those that incorporate artificial intelligence (AI) methods are potentially useful approaches to simulate the precipitation process. Artificial Neural Networks (ANN), as AI models, are able to establish a relationship between historical inputs (rain, flow, etc.) and the desired outputs, through a non-linear function composed of several factors that are adjusted to the observed data, allowing your prediction. Thus, to improve the precipitation analysis, hybrid models were developed, involving Artificial Neural Network (ANN) of the type with Time Delay (TDNN), ELMAN network, Radial Base network (RBF) and Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), coupled with Maximum Overlap Discrete Wavelet (MODWT). Six rainfall gauge station were adopted, which are located in different biomes of the region, and satellite data (CMORPH). Rainfall data were evaluated by seasonal periods (rainy and dry). The results obtained demonstrated that the MODWT-ANFIS model had the best capacity to simulate the daily precipitation of the evaluated rainfall gauge station, even for dry periods, which are known to be more difficult to be simulated in relation to the rainy periods. In this case, data entries lagged by 4 days and 5 days performed better, with Nash values close to 1.0 and root mean square errors below 0.001.
Keywords: Inteligência artificial
Redes neurais artificiais
Estimativa de precpitações
Decomposição wavelet
Artificial intelligence
Artificial neural networks
Wavelet decomposition
CMORPHING - Climate Prediction Center Morphing
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: ENGENHARIA HÍDRICA
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: RECURSOS HÍDRICOS E SANEAMENTO AMBIENTAL
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.source.uri: Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
metadata.dc.source: 1 CD ROM
Appears in Collections:Teses em Engenharia Civil (Doutorado) - PPGEC/ITEC

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