Calibração do modelo de simulação de cultura DSSAT: uma abordagem através do otimizador bayesiano
| dc.contributor.advisor1 | Matta, David Henriques da | |
| dc.contributor.referee1 | Matta, David Henriques da | |
| dc.contributor.referee1 | Silva, Renato Rodrigues | |
| dc.contributor.referee1 | Justino, Ludmilla Ferreira | |
| dc.contributor.referee1 | Rodrigues, Marcio Augusto Ferreira | |
| dc.creator | Carvalho, Wanessa Bastos de Oliveira | |
| dc.date.accessioned | 2026-01-28T11:05:53Z | |
| dc.date.available | 2026-01-28T11:05:53Z | |
| dc.date.issued | 2025-11-26 | |
| dc.description.abstract | The present work sought to show that, through the application of the Bayesian Optimization (BO) technique, it was possible to efficiently and computationally calibrate the parameters of a crop simulation model such as DSSAT (Decision Support System for Agrotechnology Transfer), with BO being a statistical and Machine Learning technique that robustly identified DSSAT parameters through optimization. In this study, the calibration was focused on parameters of the phenological submodel CROPGRO-Drybean for the common bean BRS Esplendor cultivar, in order to evaluate and demonstrate the effectiveness of the technique in isolation, keeping all other parameters constant and applying BO only to the phenological parameters of DSSAT. The use of the BO technique was carried out in the R software through the ParBayesianOptimization (PBO) function, which sought to estimate a set of parameters whose objective was to minimize the Objective Function, which, in this study, was given by the MAPE (Mean Absolute Percentage Error). It was an appropriate technique when optimization was computationally expensive and, moreover, it stood out for its intelligent way of selecting candidate points that composed the optimization result, using an Acquisition Function, which was the subject of analysis in this work. The results therefore aimed to show the efficiency of BO-based calibration when compared with manual calibration performed by an agronomic expert and with the separate and simultaneous estimation approaches proposed in the Calibration Protocol for Soil-Crop Models. The results examined the boxplots of the outputs obtained by each methodology in order to identify the efficiency of the calibrations, and, in this way, Bayesian Optimization proved to be an adequate technique for estimating the phenological hyperparameters of the BRS Esplendor cultivar when compared with agronomic protocols and manual calibration, as the results were able to optimize the hyperparameter values by reducing the MAPE (Mean Absolute Percentage Error). This showed that the technique could be expanded to other groups beyond the phenology of common bean. | |
| dc.description.resumo | O presente trabalho buscou mostrar que, através da aplicação da técnica de Otimização Bayesiana (BO), foi possível calibrar os parâmetros em um modelo de simulação de culturas como o DSSAT (Decision Support System for Agrotechnology Transfer) de forma eficiente e computacional, sendo uma técnica estatística e de Aprendizagem de Máquina que encontrou de forma robusta os parâmetros do DSSAT através de otimização. Neste trabalho a calibração foi focada em parâmetros do submodelo fenológico CROPGRO-Drybean para a cultivar de feijão-comum BRS Esplendor, de modo a avaliar e demonstrar a eficiência da técnica de maneira isolada, mantendo todos os demais parâmetros constantes e aplicando a técnica de BO apenas nos parâmetros fenológicos do DSSAT. A utilização da técnica de BO foi feita a partir do software R na função ParBayesianOptimization (PBO) e buscou estimar um conjunto de parâmetros cujo objetivo foi minimizar a Função Objetivo, que, neste trabalho, foi dada pelo MAPE (médias dos erros percentuais absolutos). Foi uma técnica adequada quando a otimização era computacionalmente cara e, além disso, destacou-se pela forma inteligente de encontrar os pontos candidatos que compuseram o resultado da otimização, utilizando uma Função de Aquisição que foi alvo de estudo neste trabalho. Os resultados, portanto, visaram mostrar a eficiência da calibração via BO quando comparada com a calibração manual feita por um especialista na área agronômica e também com a calibração por estimativa separada e simultânea propostas no Protocolo de Calibração para Modelos de Cultura de Solo. Os resultados observaram os box-plots dos resultados obtidos por cada metodologia a fim de identificar a eficiência das calibrações e, desse modo, a otimização bayesiana revelou-se uma técnica adequada à estimação dos hiperparâmetros fenológicos da cultivar BRS Esplendor quando comparada com protocolos agronômicos e calibração manual, pois os resultados foram capazes de otimizar os valores dos hiperparâmetros reduzindo o MAPE (Erro Médio Absoluto Percentual). Isso mostrou que a técnica pôde ser expandida para demais grupos, além da fenologia do feijão-comum. | |
| dc.identifier.citation | CARVALHO, Wanessa Bastos de Oliveira. Calibração do modelo de simulação de cultura DSSAT: uma abordagem através do otimizador bayesiano. 2025. 54 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Estatística) – Instituto de Matemática e Estatística, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.bc.ufg.br//handle/ri/29517 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.course | Estatística (RMG) | |
| dc.publisher.department | Instituto de Matemática e Estatística - IME (RMG) | |
| dc.publisher.initials | UFG | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Aprendizado de máquina | |
| dc.subject | Fenologia | |
| dc.subject | Processo gaussiano | |
| dc.subject | Probabilidade | |
| dc.subject | Função de aquisição | |
| dc.subject | Machine learning | |
| dc.subject | Phenology | |
| dc.subject | Gaussian process | |
| dc.subject | Probability | |
| dc.subject | Acquisition function | |
| dc.title | Calibração do modelo de simulação de cultura DSSAT: uma abordagem através do otimizador bayesiano | |
| dc.type | Trabalho de conclusão de curso de graduação (TCCG) |
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