Avaliação do modelo de previsão Prophet como ferramenta para preenchimento de falha de dados em séries climáticas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Monografias da UFMT |
Texto Completo: | http://bdm.ufmt.br/handle/1/3094 |
Resumo: | In research with analysis and development of forecasting system, the main problem is the database inconsistency. Missing data is a very common problem, especially when climate databases is used. The causes can be from the different sources, like maintenance, sensor failures, discontinuity in meteorological stations and other. The Facebook's Prophet model was selected to be evaluated in climate data scenarios, despite of the Prophet model which has been standing out in time series forecasting in other contexts, especially commercial ones. For comparison with the Prophet, the Long Short Term-Memory (LSTM) model was chosen. It is a recurrent neural network quite widespread and used in different contexts, both commercial and research, especially in forecasting with historical series. This work manipulates climatic data, being them the humidity, precipitation and air temperature. This dataset was collected from the Banco de Dados Meteorológico de Ensino e Pesquisa (BDMEP). Five test cases were elaborated with different contexts of applied climatic data, using the models evaluated for the chosen seasons. Although is not possible to choose one of the studied models as the perfect one, after all the tests, we evaluated Prophet as the good choice, a valid model to deal with this type of problem, emphasizing its simple and scalable.. The compared model, LSTM, proved to be more efficient in some scenarios in filling gaps procedure, however, it is necessary to evaluate the balance between applicability and efficiency in choosing the model to be used. |
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Avaliação do modelo de previsão Prophet como ferramenta para preenchimento de falha de dados em séries climáticasCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOdados ausentespreenchimento de dadoslacunasProphetLSTMINMETséries temporaisMissing datadata fillinggapsProphetLSTMINMETtime seriesIn research with analysis and development of forecasting system, the main problem is the database inconsistency. Missing data is a very common problem, especially when climate databases is used. The causes can be from the different sources, like maintenance, sensor failures, discontinuity in meteorological stations and other. The Facebook's Prophet model was selected to be evaluated in climate data scenarios, despite of the Prophet model which has been standing out in time series forecasting in other contexts, especially commercial ones. For comparison with the Prophet, the Long Short Term-Memory (LSTM) model was chosen. It is a recurrent neural network quite widespread and used in different contexts, both commercial and research, especially in forecasting with historical series. This work manipulates climatic data, being them the humidity, precipitation and air temperature. This dataset was collected from the Banco de Dados Meteorológico de Ensino e Pesquisa (BDMEP). Five test cases were elaborated with different contexts of applied climatic data, using the models evaluated for the chosen seasons. Although is not possible to choose one of the studied models as the perfect one, after all the tests, we evaluated Prophet as the good choice, a valid model to deal with this type of problem, emphasizing its simple and scalable.. The compared model, LSTM, proved to be more efficient in some scenarios in filling gaps procedure, however, it is necessary to evaluate the balance between applicability and efficiency in choosing the model to be used.Ao trabalhar no desenvolvimento de sistema de análise ou previsão, um dos principais problemas enfrentados é a inconsistência na base de dados. Dados ausentes é um problema bastante comum, em especial, ao lidar com bases de dados climáticas, podendo ser diversas as causas geradoras de lacunas. Entre elas: manutenções, falhas em sensores, descontinuidade em estações meteorológicas e muitos outros motivos que podem causar o dado ausente. Pensando nisso, foi escolhido para avaliação neste cenário de dados climáticos o modelo Prophet desenvolvido pelo Facebook, que vem se destacando em previsões de séries temporais em outros contextos, especialmente comercial. Para comparação com o Prophet foi escolhido o modelo Long Short Term-Memory (LSTM), uma rede neural recorrente, bastante difundida e empregada em vários contextos, tanto comerciais quanto acadêmicos, especialmente em contextos de previsão com séries históricas. Os dados trabalhados neste projeto foram os de temperatura compensada média diária, precipitação total diária e média umidade relativa do ar diária, obtidos do Banco de Dados Meteorológico de Ensino e Pesquisa (BDMEP), estes foram escolhidos pela disponibilidade de pontos de medição no território brasileiro e interesse de aplicação pelo Grupo de Pesquisa em Computação Pura e Aplicada (GPCPA). Foram elaborados cinco casos de teste com diferentes contextos de dados climáticos aplicados, para diferentes estações meteorológicas selecionadas, utilizando os modelos. Apesar de não ser possível eleger um dos modelos como ótimo para todos os casos, após todos os testes, avaliamos positivamente o Prophet como um modelo válido para lidar com este tipo de problema, ressaltando sua simplicidade e velocidade que possibilita avaliar diversos contextos em um grande volume de dados. O modelo como referência comparativa, LSTM, mostrou-se em alguns cenários mais eficiente em preencher lacunas, no entanto, é preciso avaliar o balanço entre aplicabilidade e eficiência na escolha do modelo a ser utilizado.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET) – AraguaiaUFMT CUA - AraguaiaCiência da Computação - CUASantos, Ivairton Monteiro2725945149876931http://lattes.cnpq.br/2725945149876931Santos, Ivairton Monteiro2725945149876931http://lattes.cnpq.br/2725945149876931Silva, Linder Cândido da4624259452052347http://lattes.cnpq.br/4624259452052347Sousa, Rafael Teixeira3819400092348829http://lattes.cnpq.br/3819400092348829Lima Junior, Miguel Freitas de2023-06-07T10:59:26Z2023-03-032023-06-07T10:59:26Z2022-12-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/datasetLIMA JUNIOR, Miguel Freitas de. 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