Aprendizado de máquina em dados de espectroscopia do infravermelho próximo para estimativa do teor de carbono orgânico total no solo

dc.contributor.advisor1Caires, Eduardo Fávero
dc.contributor.advisor1Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.contributor.instituicao-banca1Universidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.contributor.instituicao-banca2Universidade Federal de Viçosapt_BR
dc.contributor.referee1Campus Júnior , Arion de
dc.contributor.referee1Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.contributor.referee2Faria , André Luiz Lopes de
dc.contributor.referee2Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.creatorJesus, Gabriel Passos de
dc.creator.Latteslattes.cnpq.brpt_BR
dc.date.accessioned2025-05-12T12:15:30Z
dc.date.accessioned2026-06-30T18:02:49Z
dc.date.available2025-05-11T00:00:00Z
dc.date.available2025-05-12T12:15:30Z
dc.date.issued2025-02-25
dc.description.abstractWith the advent of precision agriculture, new technologies have been adopted in the field. In recent years, theoretical frameworks and innovative practices have expanded, contributing to more sustainable and eco-friendly agriculture by offering solutions for processes previously deemed environmentally harmful and financially burdensome. Thus, the use of spectroscopy techniques—particularly NIRS—combined with machine learning methods has emerged as an alternative to mitigate pollution and reduce operational costs. This study aimed to develop predictive models for estimating soil organic carbon content using machine learning techniques. Specific objectives include building spectral data sets in the infrared region, identifying suitable machine learning techniques for the created datasets, and evaluating the potential of the generated models using the R² coefficient. Soil samples for this study were taken from a long term experiment lasting just over 30 years in Ponta Grossa, Parana State, Brazil. Six algorithms were employed in this study: Huber Regressor, Extra Trees Regressor, Catboost Regressor, ElasticNet, Lasso, and Bayesian Ridge Regressor. The Huber Regressor algorithm stood out as the best, considering the quadratic basis (R² = 0.86) and standard basis without transformation (R2 = 0.66). For the logarithmic basis, the greatest highlight was the Extra Trees Regressor algorithm (R² = 0.54).pt_BR
dc.description.resumoCom o advento da agricultura de precisão, novas tecnologias passaram a ser utilizadas no campo. Nos últimos anos, houve expansão de correntes teóricas e novas práticas que contribuem para uma agricultura mais sustentável e limpa, por meio de soluções para processos que, até então, eram considerados poluentes para o meio ambiente e onerosos financeiramente. Assim, a utilização de técnicas de espectroscopia – com ênfase no NIRS – aliada às técnicas de aprendizado de máquina têm sido vistas como alternativa para dirimir os efeitos causados pela poluição com reagentes químicos, bem como a diminuição de custos operacionais. O presente trabalho tem como objetivo geral a determinação de modelos de estimativa dos teores de carbono orgânico no solo com a utilização de técnicas de aprendizado de máquina. O trabalho tem como objetivos específicos a construção de bases de dados de leitura espectral na região do infravermelho, a identificação de técnicas de aprendizado de máquina que se mostrem adequadas para o perfil das bases de dados criadas e avaliar, por meio do coeficiente R², o potencial do uso dos modelos gerados. As amostras de solo para este estudo foram coletadas de um experimento de longa duração (pouco mais de 30 anos) realizado em Ponta Grossa, Paraná. Para este trabalho foram utilizados seis algoritmos, a saber: Huber Regressor, Extra Trees Regressor, Catboost Regressor, ElasticNet, Lasso e Bayesian Ridge Regressor. O algoritmo Huber Regressor se destacou como melhor, considerando a base quadrática (R² = 0,86) e base padrão sem transformação (R2 = 0,66). Já, para a base logarítmica, o maior destaque foi do algoritmo Extra Trees Regressor (R² = 0,54).pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.identifier.citationJESUS, Gabriel Passos de. Aprendizado de máquina em dados de espectroscopia do infravermelho próximo para estimativa do teor de carbono orgânico total no solo. 2025. Dissertação (Mestrado em Computação) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://ri.uepg.br/handle/123456789/3360
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Informáticapt_BR
dc.publisher.initialsUEPGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós Graduação Computação Aplicadapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectespectroscopiapt_BR
dc.subjectsolos tropicaispt_BR
dc.subjectaprendizado de máquinapt_BR
dc.subjectcarbono orgânico totalpt_BR
dc.subjectmodelos regressivospt_BR
dc.subjectspectroscopypt_BR
dc.subjecttropical soilspt_BR
dc.subjectmachine learningpt_BR
dc.subjecttotal organic carbonpt_BR
dc.subjectregression modelspt_BR
dc.subject.cnpqComputaçãopt_BR
dc.titleAprendizado de máquina em dados de espectroscopia do infravermelho próximo para estimativa do teor de carbono orgânico total no solopt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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