Computational modeling for irrigated agriculture planning. Part I: general description and linear programming

Linear programming models are effective tools to support initial or periodic planning of agricultural enterprises, requiring, however, technical coefficients that can be determined using computer simulation models. This paper, presented in two parts, deals with the development, application and tests of a methodology and of a computational modeling tool to support planning of irrigated agriculture activities. Part I aimed at the development and application, including sensitivity analysis, of a multiyear linear programming model to optimize the financial return and water use, at farm level for Jaíba irrigation scheme, Minas Gerais State, Brazil, using data on crop irrigation requirement and yield, obtained from previous simulation with MCID model. The linear programming model outputted a crop pattern to which a maximum total net present value of R$ 372,723.00 for the four years period, was obtained. Constraints on monthly water availability, labor, land and production were critical in the optimal solution. In relation to the water use optimization, it was verified that an expressive reductions on the irrigation requirements may be achieved by small reductions on the maximum total net present value.

Dynamic network data envelopment analysis for university hospitals evaluation

ABSTRACT OBJECTIVE To develop an assessment tool to evaluate the efficiency of federal university general hospitals. METHODS Data envelopment analysis, a linear programming technique, creates a best practice frontier by comparing observed production given the amount of resources used. The model is output-oriented and considers variable returns to scale. Network data envelopment analysis considers link variables belonging to more than one dimension (in the model, medical residents, adjusted admissions, and research projects). Dynamic network data envelopment analysis uses carry-over variables (in the model, financing budget) to analyze frontier shift in subsequent years. Data were gathered from the information system of the Brazilian Ministry of Education (MEC), 2010-2013. RESULTS The mean scores for health care, teaching and research over the period were 58.0%, 86.0%, and 61.0%, respectively. In 2012, the best performance year, for all units to reach the frontier it would be necessary to have a mean increase of 65.0% in outpatient visits; 34.0% in admissions; 12.0% in undergraduate students; 13.0% in multi-professional residents; 48.0% in graduate students; 7.0% in research projects; besides a decrease of 9.0% in medical residents. In the same year, an increase of 0.9% in financing budget would be necessary to improve the care output frontier. In the dynamic evaluation, there was progress in teaching efficiency, oscillation in medical care and no variation in research. CONCLUSIONS The proposed model generates public health planning and programming parameters by estimating efficiency scores and making projections to reach the best practice frontier.

Computational modeling for irrigated agriculture planning. Part II: risk analysis

Techniques of evaluation of risks coming from inherent uncertainties to the agricultural activity should accompany planning studies. The risk analysis should be carried out by risk simulation using techniques as the Monte Carlo method. This study was carried out to develop a computer program so-called P-RISCO for the application of risky simulations on linear programming models, to apply to a case study, as well to test the results comparatively to the @RISK program. In the risk analysis it was observed that the average of the output variable total net present value, U, was considerably lower than the maximum U value obtained from the linear programming model. It was also verified that the enterprise will be front to expressive risk of shortage of water in the month of April, what doesn't happen for the cropping pattern obtained by the minimization of the irrigation requirement in the months of April in the four years. The scenario analysis indicated that the sale price of the passion fruit crop exercises expressive influence on the financial performance of the enterprise. In the comparative analysis it was verified the equivalence of P-RISCO and @RISK programs in the execution of the risk simulation for the considered scenario.

PRACTICAL STOCHASTIC MODEL FOR CHEMICAL KINETICS

The Practical Stochastic Model is a simple and robust method to describe coupled chemical reactions. The connection between this stochastic method and a deterministic method was initially established to understand how the parameters and variables that describe the concentration in both methods were related. It was necessary to define two main concepts to make this connection: the filling of compartments or dilutions and the rate of reaction enhancement. The parameters, variables, and the time of the stochastic methods were scaled with the size of the compartment and were compared with a deterministic method. The deterministic approach was employed as an initial reference to achieve a consistent stochastic result. Finally, an independent robust stochastic method was obtained. This method could be compared with the Stochastic Simulation Algorithm developed by Gillespie, 1977. The Practical Stochastic Model produced absolute values that were essential to describe non-linear chemical reactions with a simple structure, and allowed for a correct description of the chemical kinetics.

Object-oriented Programming Applied to the Development of Structural Analysis and Optimization Software

This paper presents the development of a two-dimensional interactive software environment for structural analysis and optimization based on object-oriented programming using the C++ language. The main feature of the software is the effective integration of several computational tools into graphical user interfaces implemented in the Windows-98 and Windows-NT operating systems. The interfaces simplify data specification in the simulation and optimization of two-dimensional linear elastic problems. NURBS have been used in the software modules to represent geometric and graphical data. Extensions to the analysis of three-dimensional problems have been implemented and are also discussed in this paper.

Testes para verificar a igualdade de parâmetros e a identidade de modelos de regressão não-linear em dados de experimento com delineamento em blocos casualizados

Considerou-se o ajustamento de equações de regressão não-linear e o teste da razão de verossimilhança, com aproximações pelas estatísticas qui-quadrado e F, para testar as hipóteses de igualdade de qualquer subconjunto de parâmetros e de identidade dos modelos para dados com repetições provenientes de experimento com delineamento em blocos completos casualizados. Concluiu-se que as duas aproximações podem ser utilizadas, mas a aproximação pela estatística F deve ser preferida, principalmente para pequenas amostras.

Atributos físicos de um Latossolo Vermelho correlacionados linear e espacialmente com a consorciação de guandu com milheto

O sistema cultivo mínimo, por possibilitar pouca movimentação de solo, menor número de operações agrícolas sem incorporação dos resíduos vegetais, apresenta vantagens em razão do menor custo de preparo e da redução das perdas de solo e água. No ano agrícola de 2006/2007, na Fazenda de Ensino e Pesquisa da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, SP, Brasil - FEIS/UNESP, situada nas condições do Cerrado Brasileiro, objetivou-se analisar a produtividade de massa de matéria seca da consorciação de forragem (guandu+milheto) (MSF), em função de atributos físicos do solo, tais como resistência à penetração (RP), umidade gravimétrica (UG), umidade volumétrica (UV) e densidade do solo (DS) nas profundidades de 0,0-0,10 m; 0,10-0,20 m e 0,20-0,30 m. Para tanto, foi instalado um ensaio, contendo 117 pontos amostrais, em um Latossolo Vermelho distroférrico, sob pivô central, numa área experimental de 1600 m² sob cultivo mínimo. A análise estatística constou de análise descritiva inicial dos atributos e análise das correlações lineares simples entre eles, e, finalmente, de análise geoestatística. Do ponto de vista da correlação espacial, o atributo que mais bem explica a produtividade de massa de matéria seca da consorciação é a densidade do solo na camada de 0,20-0,30 m, com uma correlação inversa, indicando que as espécies se desenvolvem bem em solos adensados.

Regressão linear com duplo truncamento na distribuição da variável dependente

Do problema do ajuste de uma regressão linear, quando a distribuição da variável dependente tem duplo truncamento, utilizando a função de máxima verossimilhança e um processo iterativo.

Análise multivariada: um exemplo usando modelo log-linear

Apresenta-se de forma resumida análise multivariada de dados categóricos, usando modelo log-linear para a situação de uma tabela de contingência 2 x 2 x 2.

Ordenação de populações em amplas classes de nível de saúde, segundo um indicador abrangente definido por uma função discriminante linear

Utilizando a função discriminante linear, propõe-se um indicador de nível de saúde abrangente de vários indicadores usuais, a saber: o coeficiente de mortalidade geral (CMG), indicador quantificado de Guedes (IG), esperança de vida ao nascer (EV), coeficiente de natalidade (CN), coeficiente de mortalidade infantil (CMI) e coeficiente de mortalidade por doenças transmissíveis (CMDT). Para a padronização dos dois últimos, foi proposta e utilizada uma população padrão mediana; para sua formação, cada grupo etário concorre com a mediana das percentagens de participação desse grupo na composição da população de cada um dos 44 países estudados. A análise crítica das equações de funções discriminantes obtidas com a técnica passo a 2895 2060 1000 passo ascendente (stepwise), mostrou que o valor: Z = 2895/CMI + 2060/CN + 1000/CMDTp, pode ser utilizado como indicador abrangente, permitindo a ordenação de países em amplas classes de nível de saúde.

Determinantes dos déficits ponderal e de crescimento linear de crianças menores de dois anos

OBJETIVO: Identificar os determinantes da desnutrição energético-protéica que ocasionam déficits ponderal e de crescimento linear em crianças. MÉTODOS: Estudo transversal envolvendo 1.041 crianças (menores de dois anos de idade) de 10 municípios do Estado da Bahia, de 1999 a 2000. Utilizou-se a técnica de regressão logística e estratégia da abordagem hierárquica para identificar os fatores associados ao estado antropométrico. RESULTADOS: O modelo final para déficit no crescimento linear revelou como determinante básico: a posse de dois ou menos equipamentos domésticos (OR=2,9; IC 95%: 1,74-4,90) e no nível subjacente, a ausência de consulta pré-natal (OR=2,7; IC 95%: 1,47-4,97); entre os determinantes imediatos o baixo peso ao nascer (<2.500 g) (OR=3,6; IC 95%: 1,72-7,70) e relato de hospitalização nos 12 meses anteriores à entrevista (OR=2,4; IC 95%: 1,42-4,10). Fatores determinantes no déficit ponderal nos níveis básico, subjacente e imediato foram, respectivamente: a renda mensal per capita inferior a ¼ do salário-mínimo (OR=3,4; IC 95%: 1,41-8,16), a ausência de pré-natal (OR=2,1; IC 95%: 1,03-4,35), e o baixo peso ao nascer (OR=4,8; IC 95%: 2,00-11,48). CONCLUSÕES: Os déficits ponderal e linear das crianças foram explicados pela intermediação entre as precárias condições materiais de vida e o restrito acesso ao cuidado com a saúde e a carga de morbidade. Intervenções que melhorem as condições de vida e ampliem o acesso às ações do serviço de saúde são estratégias que caminham na busca da eqüidade em saúde e nutrição na infância.

Aplicação de regressão linear para correção de dados dietéticos

OBJETIVO: Estratégias metodológicas vêm sendo desenvolvidas para minimizar o efeito do erro de medida da dieta. O objetivo do estudo foi descrever a aplicação de uma estratégia para correção da informação dietética pelo erro de medida. MÉTODOS: Foram obtidos dados de consumo alimentar pela aplicação do Questionário de Freqüência Alimentar a 79 adolescentes do Município de São Paulo em 1999. Os dados dietéticos obtidos foram corrigidos por meio de regressão linear, após o ajuste pela energia usando-se o método dos resíduos. O método de referência utilizado foi o recordatório de 24 horas, aplicado em três momentos distintos. RESULTADOS: Os valores corrigidos aproximaram-se dos valores de referência. O fator de correção lambda foi de 0,89 para energia. Para os macronutrientes, os fatores foram de 0,41; 0,22 e 0,20, para carboidratos, lipídios e proteínas, respectivamente. CONCLUSÕES: As médias e desvios-padrão dos valores corrigidos denotam que houve uma correção do erro de medida. Apesar disso, debate-se o desempenho desses métodos, que são notoriamente imperfeitos quando seus pressupostos teóricos não são atendidos, o que é comum nos estudos da dieta que usam instrumentos de medida baseados no relato dos indivíduos.

Principal components and generalized linear modeling in the correlation between hospital admissions and air pollution

OBJECTIVE To analyze the association between concentrations of air pollutants and admissions for respiratory causes in children. METHODS Ecological time series study. Daily figures for hospital admissions of children aged < 6, and daily concentrations of air pollutants (PM10, SO2, NO2, O3 and CO) were analyzed in the Região da Grande Vitória, ES, Southeastern Brazil, from January 2005 to December 2010. For statistical analysis, two techniques were combined: Poisson regression with generalized additive models and principal model component analysis. Those analysis techniques complemented each other and provided more significant estimates in the estimation of relative risk. The models were adjusted for temporal trend, seasonality, day of the week, meteorological factors and autocorrelation. In the final adjustment of the model, it was necessary to include models of the Autoregressive Moving Average Models (p, q) type in the residuals in order to eliminate the autocorrelation structures present in the components. RESULTS For every 10:49 μg/m3 increase (interquartile range) in levels of the pollutant PM10 there was a 3.0% increase in the relative risk estimated using the generalized additive model analysis of main components-seasonal autoregressive – while in the usual generalized additive model, the estimate was 2.0%. CONCLUSIONS Compared to the usual generalized additive model, in general, the proposed aspect of generalized additive model − principal component analysis, showed better results in estimating relative risk and quality of fit.