Queimadas e fatores associados a produtividade primária bruta no cerrado: uma abordagem de machine learning explicável

dc.contributor.advisor1Camargo, Heloisa de Arruda
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0487231065057783
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-5489-7306
dc.contributor.authorSantos, Gabriel Pandolfi Corrrea dos
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/1369731148694239
dc.date.accessioned2025-04-11T13:47:54Z
dc.date.issued2025-02-24
dc.description.abstractPrimary Growth Production (GPP) is one of the fundamental components for the planet. It is related to climate, vegetation, agribusiness, water cycle, health, as well as fires and burning, and consequent climate changes, etc., and is also the base of the food chain. Objective: To analyze the most influential variables of Growth Primary Production (GPP), through Explainable Artificial Intelligence (XAI) and techniques and SHapley Additive ExPlanations (SHAP) in the Brazilian Cerrado. Methodology: Eleven meteorological stations from three states (Goiás, Mato Grosso and Mato Grosso do Sul) and the Federal District, composed the sample. The data related to the variables Weather, Climate and Vegetation and Fire outbreaks, of the 2003-2020 time series were obtained from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)/National Aeronautics and Space Administration (NASA) remote sensor, from the National Institute of Meteorology (INMET) and from the Queimadas Program of the National Institute for Space Research (INPE). An exploratory analysis, pre-processing, modeling and inference of the data was carried out. The analyses were made using Ensemble Models, Random Forest (RF), Extra Trees (ET) and Adaptive Boosting. Results: The models that presented the best performance in relation to GPP were ET, RF and AdaBoost. The most important variables (feature importance) were Surface Temperature and Fires. Conclusion: SHAP made it possible to overcome the limitations of traditional predictive models, favoring a deeper analysis of the factors influencing GPP. Variables such as fire outbreaks and temperature had a negative impact, unlike vegetation, which had a positive impact on the sustainability of the Brazilian Cerrado ecosystem. Future expansion is proposed to include more variables and models, improving environmental sustainability analyses.eng
dc.description.resumoA Growth Primary Production (GPP) é um dos componentes fundamentais para o planeta. Se relaciona com clima, vegetação, agronegócio, ciclo da água, saúde, bem como incêndios e queimadas, e consequentes mudanças climáticas, etc., sendo também a base da cadeia alimentar. Objetivo: Analisar as variáveis mais influentes da GPP, por meio de técnicas de Inteligência Artificial Explicável (XAI) e do SHapley Additive exPlanations (SHAP) no Cerrado brasileiro. Metodologia: Dez estações meteorológicas de três estados (Goiás, Mato Grosso e Mato Grosso do Sul) e do DF, compuseram a amostra. Os dados relativos às variáveis do Tempo, Clima, Vegetação e Incêndios, da série histórica de 2003-2020 foram obtidos do sensor remoto Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)/National Aeronautics and Space Administration (NASA), do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e do Programa Queimadas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Foi realizada uma análise exploratória, pré-processamento, modelagem e inferência dos dados. As análises foram feitas por meio de Modelos Tipo Comitê (Ensemble), Árvores Aleatórias (Random Forest-RF), Árvores Extremamente Aleatórias (Extra Trees-ET) e Adaptive Boosting (Adaboost). Resultados: Os modelos que apresentaram melhor performance em relação à GPP foram ET, RF e AdaBoost. As variáveis mais importantes (feature importance) foram a Temperatura da superfície e Incêndios. Conclusão: O SHAP permitiu superar as limitações dos modelos preditivos tradicionais, favorecendo uma análise mais profunda dos fatores de influência da GPP. Variáveis como focos de incêndio e temperatura impactaram negativamente, ao contrário da vegetação que influenciou positivamente para a sustentabilidade do ecossistema do Cerrado brasileiro. Propõe-se expansão futura para incluir mais variáveis e modelos, aprimorando as análises de sustentabilidade ambiental.
dc.identifier.citationSANTOS, Gabriel Pandolfi Corrrea dos. Queimadas e fatores associados a produtividade primária bruta no cerrado: uma abordagem de machine learning explicável. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21869.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21869
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseCiência da Computação - CC
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectFocos de incêndios
dc.subjectProdutividade primária bruta
dc.subjectCerrado
dc.subjectAprendizado de máquina
dc.subjectShapley Additive Explanations (SHAP)
dc.subjectFire outbreakseng
dc.subjectGrowth primary productioneng
dc.subjectBushlandeng
dc.subjectMachine learningeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
dc.titleQueimadas e fatores associados a produtividade primária bruta no cerrado: uma abordagem de machine learning explicável
dc.title.alternativeBurning and factors associated with gross primary productivity in the Cerrado: an explainable machine learning approacheng
dc.typeTCC

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
TCC UFSCAR Graduação Ciência da Computação GABRIEL PANDOLFI.pdf
Tamanho:
5.21 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Coleções