Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Abreu Júnior, Carlos Alberto Matias de
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36220
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.264
Resumo: Estimated yield is an important agronomic parameter for the domestic and international market in the demand, transport capacity and storage of agricultural products. In this respect, continuous yield monitoring requires the creation of methods to enhance mapping of this variable in the field. As such, this study aimed to determine the ideal phenological stage to estimate yield and generate models for this purpose on a local scale, that is, using data from different study areas to train and validate the model. To that end, we used multispectral images from different orbital sensors combined with vegetation indices from the reflectance bands of each satellite and models generated by the following machine learning algorithms: support vector machine (SVM), neural network (NN), random forest (RF) and random trees (RT). In Chapter 1, Planet satellite images were used to determine the ideal phenological stage and in Chapter 2, yield estimate models were generated via a Sentinel 2 satellite image. The root mean square error percentage (RMSE%) and mean absolute percentage error (MAPE) were used as evaluation metrics to assess the accuracy and trend of the yield estimates. Based on analysis to determine the ideal phenological stage, it was concluded that the spectral model based on the image of phenological stage R2 obtained the best RMSE% (9.17%) and second best MAPE (7.07%). The local-scale estimation models generated made it possible to estimate yield with an RMSE% and MAPE of 20.97 and 19.19%, respectively.
id UFU_958301b5b9f4f0213648869b29d53f0e
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/36220
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectraisEstimation of corn crop yield based on multispectral imagesCultura do milhoCorn cropsProdutividadeYieldImagens multiespectraisMultispectral imagesAlgoritmos de aprendizado de máquinaMachine learning algorithmsModelos espectrais de produtividadeSpectral yield modelsAgronomiaAgronomyCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA::SENSORIAMENTO REMOTOAgronomiaProdutividade agrícolaDados geoespaciaisEstimated yield is an important agronomic parameter for the domestic and international market in the demand, transport capacity and storage of agricultural products. In this respect, continuous yield monitoring requires the creation of methods to enhance mapping of this variable in the field. As such, this study aimed to determine the ideal phenological stage to estimate yield and generate models for this purpose on a local scale, that is, using data from different study areas to train and validate the model. To that end, we used multispectral images from different orbital sensors combined with vegetation indices from the reflectance bands of each satellite and models generated by the following machine learning algorithms: support vector machine (SVM), neural network (NN), random forest (RF) and random trees (RT). In Chapter 1, Planet satellite images were used to determine the ideal phenological stage and in Chapter 2, yield estimate models were generated via a Sentinel 2 satellite image. The root mean square error percentage (RMSE%) and mean absolute percentage error (MAPE) were used as evaluation metrics to assess the accuracy and trend of the yield estimates. Based on analysis to determine the ideal phenological stage, it was concluded that the spectral model based on the image of phenological stage R2 obtained the best RMSE% (9.17%) and second best MAPE (7.07%). The local-scale estimation models generated made it possible to estimate yield with an RMSE% and MAPE of 20.97 and 19.19%, respectively.FAU - Fundação de Apoio UniversitárioDissertação (Mestrado)A estimativa de produtividade é um parâmetro agronômico importante para auxiliar o mercado nacional e internacional no que tange a demanda, capacidade de transporte e armazenamento de produtos agrícolas. Nesse sentido, para que a produtividade continue a ser monitorada, tornase necessário a criação de métodos que aprimorem o mapeamento dessa variável em campo. Nesse contexto, esta pesquisa apresenta como objetivo a definição do estádio fenológico ideal e geração de modelos para estimativa de produtividade em escala local, ou seja, utilizando dados de áreas de estudo distintas para treinamento e validação do modelo. Para isso, foram utilizadas imagens multiespectrais, advindas de diferentes sensores orbitais, juntamente com índices de vegetação derivados das bandas de cada satélite, e modelos gerados por meio de algoritmos de aprendizado de máquina, sendo eles, Máquinas de Vetores de Suporte (Support Vector Machine - SVM), Redes Neurais (Neural Net - NN), Florestas Aleatórias (Random Forest - RF) e Árvores Aleatórias (Random Trees - RT). No Capítulo 1, para a definição do estádio fenológico ideal, foram utilizadas imagens do satélite Planet. Já no Capítulo 2, para a geração de modelos de estimativa de produtividade, foi utilizada uma imagem do satélite Sentinel 2. Foram utilizadas como métricas avaliativas a raiz do erro médio quadrático em percentagem (Root Mean Square Error percentagem - RMSE%) e o Erro Absoluto Médio em porcentagem (Mean Absolute Percentagem Error - MAPE) para avaliar a acurácia e tendência das estimativas de produtividade. Pela análise da definição de um estádio fenológico ideal, concluiu-se que o modelo espectral baseado em imagem da fase fenológica reprodutiva R2 foi o que obteve o melhor RMSE% de 9,17% e o segundo melhor MAPE de 7,07%. Pela análise da geração de modelos de estimativa em escala local foi possível estimar a produtividade com um RMSE% e MAPE de 20,97% e 19,19%, respectivamente.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Agricultura e Informações GeoespaciaisMartins, George Derocohttp://lattes.cnpq.br/3672769708388118Marques, Douglas Joséhttp://lattes.cnpq.br/9646128822992835Galo, Maria de Lourdes Bueno Trindadehttp://lattes.cnpq.br/0894715226925471Abreu Júnior, Carlos Alberto Matias de2022-10-03T18:21:24Z2022-10-03T18:21:24Z2022-05-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfABREU JÚNIOR, Carlos Alberto Matias de. Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais 2022. 71 f. Dissertação (Mestrado em Agricultura e Informações Geoespaciais) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.264https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36220http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.264porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2022-10-04T06:15:57Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/36220Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2022-10-04T06:15:57Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
Estimation of corn crop yield based on multispectral images
title Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
spellingShingle Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
Abreu Júnior, Carlos Alberto Matias de
Cultura do milho
Corn crops
Produtividade
Yield
Imagens multiespectrais
Multispectral images
Algoritmos de aprendizado de máquina
Machine learning algorithms
Modelos espectrais de produtividade
Spectral yield models
Agronomia
Agronomy
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA::SENSORIAMENTO REMOTO
Agronomia
Produtividade agrícola
Dados geoespaciais
title_short Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
title_full Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
title_fullStr Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
title_full_unstemmed Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
title_sort Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais
author Abreu Júnior, Carlos Alberto Matias de
author_facet Abreu Júnior, Carlos Alberto Matias de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Martins, George Deroco
http://lattes.cnpq.br/3672769708388118
Marques, Douglas José
http://lattes.cnpq.br/9646128822992835
Galo, Maria de Lourdes Bueno Trindade
http://lattes.cnpq.br/0894715226925471
dc.contributor.author.fl_str_mv Abreu Júnior, Carlos Alberto Matias de
dc.subject.por.fl_str_mv Cultura do milho
Corn crops
Produtividade
Yield
Imagens multiespectrais
Multispectral images
Algoritmos de aprendizado de máquina
Machine learning algorithms
Modelos espectrais de produtividade
Spectral yield models
Agronomia
Agronomy
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA::SENSORIAMENTO REMOTO
Agronomia
Produtividade agrícola
Dados geoespaciais
topic Cultura do milho
Corn crops
Produtividade
Yield
Imagens multiespectrais
Multispectral images
Algoritmos de aprendizado de máquina
Machine learning algorithms
Modelos espectrais de produtividade
Spectral yield models
Agronomia
Agronomy
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOFISICA::SENSORIAMENTO REMOTO
Agronomia
Produtividade agrícola
Dados geoespaciais
description Estimated yield is an important agronomic parameter for the domestic and international market in the demand, transport capacity and storage of agricultural products. In this respect, continuous yield monitoring requires the creation of methods to enhance mapping of this variable in the field. As such, this study aimed to determine the ideal phenological stage to estimate yield and generate models for this purpose on a local scale, that is, using data from different study areas to train and validate the model. To that end, we used multispectral images from different orbital sensors combined with vegetation indices from the reflectance bands of each satellite and models generated by the following machine learning algorithms: support vector machine (SVM), neural network (NN), random forest (RF) and random trees (RT). In Chapter 1, Planet satellite images were used to determine the ideal phenological stage and in Chapter 2, yield estimate models were generated via a Sentinel 2 satellite image. The root mean square error percentage (RMSE%) and mean absolute percentage error (MAPE) were used as evaluation metrics to assess the accuracy and trend of the yield estimates. Based on analysis to determine the ideal phenological stage, it was concluded that the spectral model based on the image of phenological stage R2 obtained the best RMSE% (9.17%) and second best MAPE (7.07%). The local-scale estimation models generated made it possible to estimate yield with an RMSE% and MAPE of 20.97 and 19.19%, respectively.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-10-03T18:21:24Z
2022-10-03T18:21:24Z
2022-05-26
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv ABREU JÚNIOR, Carlos Alberto Matias de. Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais 2022. 71 f. Dissertação (Mestrado em Agricultura e Informações Geoespaciais) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.264
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36220
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.264
identifier_str_mv ABREU JÚNIOR, Carlos Alberto Matias de. Estimativa de produtividade da cultura do milho a partir de imagens multiespectrais 2022. 71 f. Dissertação (Mestrado em Agricultura e Informações Geoespaciais) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.264
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36220
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.264
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Agricultura e Informações Geoespaciais
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Agricultura e Informações Geoespaciais
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711356351741952