Solució paral·lelitzada d'interpolació kriging amb ajust automatitzat del variograma

El principal objectiu d'aquest treball és proporcionar una metodologia per a reduir el temps de càlcul del mètode d'interpolació kriging sense pèrdua de la qualitat del model resultat. La solució adoptada ha estat la paral·lelització de l'algorisme mitjançant MPI sobre llenguatge C. Prèviament ha estat necessari automatitzar l'ajust del variograma que millor s'adapta a la distribució espacial de la variable d'estudi. Els resultats experimentals demostren la validesa de la solució implementada, en reduir de forma significativa els temps d'execució final de tot el procés.

Estimativa da produtividade de café conilon utilizando técnicas de cokrigagem

RESUMO Estimar a variabilidade espacial de uma cultura em campo auxilia no entendimento de alguns fenômenos que podem estar correlacionados com a sua produtividade. Este trabalho teve, como objetivo, estimar, pelo método da cokrigagem, a produtividade (kg ha-1) do cafeeiro conilon, em três safras consecutivas, tendo como covariável o número de ramos produtivos (plagiotrópicos) por planta. No centro de uma lavoura, demarcou-se uma malha amostral, com 109 pontos georreferenciados, sendo cada ponto constituído por cinco plantas. Fez-se o acompanhamento, por três safras agrícolas consecutivas, contando-se os ramos produtivos e realizando-se a colheita manual. O café colhido foi separado, para cada estádio de maturação (cereja, verdoengo e verde), e secado para umidade padrão de 12%, determinando-se a produtividade de café seco em coco (kg ha-1). A produtividade e o número de ramos produtivos por ponto amostral apresentaram correlação linear e dependência espacial nas três safras. As estimativas das produtividades pelos números de ramos produtivos apresentaram similaridades na cokrigagem, mostrando ser a covariável ramo produtivo eficiente na estimativa da produtividade do café conilon (Robusta Tropical).

Inversão estocástica de sísmica 3D post-stack e dados de poço para a caracterização de reservatórios e modelação de propriedades

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Metodologias de Sistemas de Informação Geográfica em sistemas de produção florestal : uma aplicação geoestatística

As florestas são uma fonte importante de recursos naturais, desempenhando um papel fulcral na sustentabilidade ambiental. A sua gestão quer territorial quer económica, conduz a uma maximização da produção, sem alteração da qualidade da matéria-prima. Portugal apresenta mais de um terço do seu território coberto por floresta, apresentando uma possibilidade de aplicação de sistemas de gestão, territorial e económica que maximizem a sua produção. Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são modelos da realidade em que é possível integrar toda a informação disponível sobre um assunto tendo por base um campo comum a todos as variáveis, a localização geográfica. Os SIG podem contribuir de diversas formas para um maior desenvolvimento das rotinas e ferramentas de planeamento e gestão florestal. A sua integração com modelos quantitativos para planeamento e gestão de florestas é uma mais-valia nesta área. Nesta dissertação apresentam-se modelos geoestatísticos, com recurso a Sistemas de Informação Geográfica, de apoio e suporte à produção de pinha em Pinheiro-manso (Pinus pinea L.). Procurando estimar as áreas com melhor propensão à produção, a partir de dados amostrais. Estes foram previamente estudados tendo sido selecionadas quatro variáveis: largura da copa, área basal, altura da árvore e produção de pinha. A geoestatística aplicada, inclui modelos de correlação espacial: kriging, onde são atribuídos pesos às amostras a partir de uma análise espacial baseada no variograma experimental. Foi utilizada a extensão Geostatistical Analyst do ArcGis da ESRI, para realizar 96 krigings para as quatro variáveis em estudo, com diferentes parametrizações, destes foram selecionados 8 krigings. Com base nos critérios de adequação dos modelos e da análise de resultados da predição dos erros - cross validation. O resultado deste estudo é apresentado através de mapas de previsão para a produção de pinha em Pinheiro manso, em que foram analisadas áreas com maior e menor probabilidade de produção tendo-se realizado análises de comparação de variáveis. Através da interseção de todas as variáveis com a produção, podemos concluir que os concelhos com maiores áreas de probabilidade de produção de pinha em Pinheiro manso, da área de estudo, são Alcácer do Sal, Montemor-o-Novo, Vendas Novas, Coruche e Chamusca. Com a realização de um cruzamento de dados entre os resultados obtidos dos krigings, e a Carta de Uso e Ocupação do Solo de Portugal Continental para 2007 (COS2007), realizaram-se mapas de previsão para a expansão do Pinheiro manso. Nas áreas de expansão conseguimos atingir aumentos mínimos na ordem dos 11% e máximo na ordem dos 61%. No total consegue-se atingir aproximadamente 128 mil ha para área de expansão do Pinheiro manso. Superando, os valores esperados pelos Planos Regionais de Ordenamento Florestal, abrangidos pela área da amostra em estudo, em que é esperado um incremento de cerca de 130 mil hectares de área de Pinheiro manso para 2030.

Simulação geoestatística na caracterização espacial de óxidos de ferro em diferentes pedoformas

Os minerais da fração argila, goethita e hematita, são óxidos de ferro (Fe) indicadores pedoambientais com grande influência nos atributos físicos e químicos do solo. O conhecimento dos padrões espaciais desses óxidos auxilia a compreensão das interrelações de causa e efeito com os atributos do solo. Nesse sentido, a qualidade das estimativas espaciais produzidas pode alterar os resultados obtidos e, por consequência, as interpretações dos padrões espaciais obtidos. O presente estudo teve o objetivo de avaliar o desempenho dos métodos geoestatísticos de estimativas (KO) e simulações sequenciais gaussianas (SSG) na caracterização espacial de teores de óxidos de Fe, goethita (Gt) e hematita (Hm), em uma pedoforma côncava e outra convexa. Foram coletadas 121 amostras de solos em cada pedoforma de um Argissolo em pontos com espaçamentos regulares de 10 m. Os teores de óxidos de Fe foram obtidos por meio de difração de raios-X. Os dados foram submetidos a análises geoestatísticas por meio da modelagem do variograma e posterior interpolação por KO e SSG. A KO não refletiu a verdadeira variabilidade dos óxidos de Fe, hematita e goethita, demonstrando ser inapropriada para a caracterização espacial dos teores dos óxidos de Fe. Assim, o uso da SSG é preferível à krigagem quando a manutenção dos altos e baixos valores nas estimativas espaciais é necessária. O desempenho dos métodos geoestatísticos foi influenciado pelas pedoformas. Os mapas E-type devem ser recomendados em vez de mapas de KO para os óxidos de Fe, por serem ricos em detalhes e práticos na definição de zonas homogêneas para o manejo localizado em frente de KO, sobretudo em pedoforma côncava.

Modelagem geoestatística das incertezas da distribuição espacial do fósforo disponível no solo, em área de cana-de-açúcar

O fósforo destaca-se como um dos nutrientes limitantes ao desenvolvimento da cultura da cana-de-açúcar em solos brasileiros. Esse elemento apresenta grande variabilidade espacial, coordenada pelos atributos que regem as reações de adsorção e dessorção. Estimativas espaciais são conduzidas por meio de interpolações geoestatísticas para a caracterização dessa variabilidade. No entanto, tais estimativas apresentam incertezas inerentes ao procedimento que estão associadas à estrutura de variabilidade do atributo em estudo e à configuração amostral da área. Dessa forma, avaliar a incerteza das predições associada à distribuição espacial do fósforo disponível (Plábil) é importante para otimizar o uso dos fertilizantes fosfatados. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho da simulação sequencial gaussiana (SSG) e da krigagem ordinária (KO) na modelagem da incerteza das predições do fósforo disponível. Uma malha amostral com 626 pontos foi instalada em uma área experimental de 200 hectares de cana-de-açúcar no município de Tabapuã, São Paulo. Foram geradas 200 realizações por meio do algoritmo da SSG. As realizações da SSG reproduziram as estatísticas e a distribuição dos dados amostrais. A estatística G (0,81) indicou boa proximidade entre as frações dos valores simulados e as dos observados. As realizações da SSG preservaram a variabilidade espacial do Plábil, sem o efeito de suavização obtido pelo mapa da KO. A acurácia na reprodução do variograma dos dados amostrais, obtida pelas realizações da SSG foi, em média, 240 vezes maior que obtida por meio da KO. O mapa de incertezas, obtido por meio da KO, apresentou menor variação na área de estudo do que por SSG. Dessa forma, a avaliação das incertezas, pela SSG, evidenciou-se mais informativa, podendo ser utilizada para definir e delimitar, de forma mais precisa, as áreas de manejo específico.

Componentes de la variabilidad espacial en el manejo por sitio específico en banano

El objetivo de este trabajo fue evaluar la variabilidad espacial de la producción de banano en función de variables físicas y químicas del suelo y de las características fisiográficas de la finca, con miras a seleccionar aquellas con mayor potencial de uso en programas de manejo por sitio específico. Se georreferenciaron 130 unidades productivas de banano clon Williams (Cavendish AAA) distribuidas en cuatro lotes de la finca y tres unidades de suelo. Se determinó el peso del racimo y la cantidad de raíz funcional, para cada planta, y 35 variables físicas y químicas del suelo. Se relacionó la variabilidad espacial de la producción en función de las variables del suelo, a partir de cuatro estrategias: ejes coordenados como covariables; variables físicas y químicas del suelo y raíz funcional como covariables; división del análisis por lotes; y división del análisis por unidades de suelo. La división por lotes resultó ser la mejor estrategia para modelar la variabilidad espacial de la producción de banano. El análisis por este modelo permitió establecer grupos de variables del suelo que se relacionaron significativamente y explicaron más del 69% del peso de los racimos de banano dentro de cada lote. Estos grupos de variables son los de mayor potencial para el establecimiento de un programa de manejo por sitio específico.

Critérios para locação amostral baseados em simulação estocástica

Em planejamento de lavra, freqüentemente as campanhas de sondagem são complementadas por falta de segurança nas estimativas. Na maioria dos casos, essas sondagens adicionais são locadas sem o uso de qualquer procedimento matemático que indique os locais mais carentes de informação. Essa dissertação propõe uma metodologia fundamentada em simulação estocástica para tratar esse problema. Com a utilização desse método, é possível que seja considerada a variabilidade entre as informações, além da configuração espacial apresentada. Essa metodologia permite gerar várias estimativas equiprováveis do atributo em questão, reproduzindo o histograma e o variograma das informações originais. A variabilidade apresentada pelos conjuntos de n valores equiprováveis, em cada bloco discretizado da jazida, é medida por meio do cálculo de índices de incerteza. Esses índices são calculados após o processo de simulação estocástica por meio da compilação das n estimativas realizadas para cada bloco. Os índices de incerteza considerados nessa dissertação são: (i) variância condicional; (ii) coeficiente de variação condicional e (iii) intervalo entre quartis. A partir da classificação desses índices de incerteza, são identificados os setores que apresentam as maiores variabilidades em suas estimativas. Com essa classificação é possível a confecção de mapas de incerteza que auxiliam na visualização dos setores/blocos mais variáveis da jazida Nesses setores, são adicionadas informações oriundas da escolha aleatória de um dos n valores equiprováveis disponíveis para cada bloco simulado. Por meio dos índices de incerteza e de acordo com a metodologia, são propostas informações adicionais na área considerada, que contribuem na diminuição das incertezas globais e locais. Essa metodologia usa técnicas extremamente robustas, com embasamento teórico muito consistente, atacando diretamente os setores/blocos que apresentam as maiores flutuabilidades nas estimativas. Um estudo de caso em uma jazida de carvão verifica a aplicabilidade do método. Esse estudo, considera a variabilidade nas estimativas de espessura de uma camada carvão.

Estudo estatístico da ocorrência de jatos no perfil vertical do vento na baixa atmosfera e a sua relação com eventos de intensa precipitação pluvial no Rio Grande do Sul

Neste estudo buscou-se entender as relações dos Jatos de Nível Baixo (JNB) na geração de convecção em escala sinótica e a sua associação com eventos de intensa precipitação. Observou-se o perfil vertical do vento através de radiossondagens realizadas no Aeroporto Internacional Salgado Filho em Porto Alegre e em Uruguaiana no interior do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Analisou-se a sua variabilidade sazonal, intra e inter-sazonalidade. Estimaram-se suas escalas e intensidades predominantes, descrevendo a interação dos JNB's e o seu importante papel na circulação geral da atmosfera e no transporte de vapor de água e calor das regiões equatoriais para regiões de latitudes médias, influenciando diretamente o balanço hídrico de extensas bacias hidrográficas interligadas neste transporte. Os JNB's associados neste intenso transporte apresentam uma tendência de estarem ligados a eventos convectivos noturnos e na geração de Complexos Convectivos de Mesoescala (CCM), que geram elevados índices pluviométricos que podem causar importante impacto econômico Utilizam-se várias técnicas estatísticas para realização deste estudo, como a Análise das Componentes Principais, Classificação Não-Hierárquica dos JNB's, cálculo das correlações dos sinais das séries temporais dos JNB's e as precipitações, com a utilização de técnicas "Bootstrap", uso de técnicas geoestatísticas, com o cálculo do variograma da precipitação máxima e dos seus dias de evento com ajustamento de um modelo para o variograma teórico. Realiza-se a modelagem com o uso do modelo meteorológico "Model Mesoscale Five" (MM5) para estudar a estrutura e caracterizar o transporte realizado pelo JNB. O emprego destas metodologias facilita o entendimento da complexidade das interações de diferentes escalas meteorológicas envolvidas nos processos sinóticos de macro e mesoescala. Em tal complexidade, o trabalho realizado pelos JNB's nesta interação é o de ser a escala efetiva de transporte na baixa atmosfera, que realiza o importante papel de acoplar a meteorologia regional e o ciclo hidrológico em escala continental.

Métodos estatísticos recursivos aplicados ao problema de estimação de vazão de gás em plantas de Plunger-lift

This work has as main objective to find mathematical models based on linear parametric estimation techniques applied to the problem of calculating the grow of gas in oil wells. In particular we focus on achieving grow models applied to the case of wells that produce by plunger-lift technique on oil rigs, in which case, there are high peaks in the grow values that hinder their direct measurement by instruments. For this, we have developed estimators based on recursive least squares and make an analysis of statistical measures such as autocorrelation, cross-correlation, variogram and the cumulative periodogram, which are calculated recursively as data are obtained in real time from the plant in operation; the values obtained for these measures tell us how accurate the used model is and how it can be changed to better fit the measured values. The models have been tested in a pilot plant which emulates the process gas production in oil wells

Simulação geoestatística na caracterização espacial de óxidos de ferro em diferentes pedoformas

Os minerais da fração argila, goethita e hematita, são óxidos de ferro (Fe) indicadores pedoambientais com grande influência nos atributos físicos e químicos do solo. O conhecimento dos padrões espaciais desses óxidos auxilia a compreensão das interrelações de causa e efeito com os atributos do solo. Nesse sentido, a qualidade das estimativas espaciais produzidas pode alterar os resultados obtidos e, por consequência, as interpretações dos padrões espaciais obtidos. O presente estudo teve o objetivo de avaliar o desempenho dos métodos geoestatísticos de estimativas (KO) e simulações sequenciais gaussianas (SSG) na caracterização espacial de teores de óxidos de Fe, goethita (Gt) e hematita (Hm), em uma pedoforma côncava e outra convexa. Foram coletadas 121 amostras de solos em cada pedoforma de um Argissolo em pontos com espaçamentos regulares de 10 m. Os teores de óxidos de Fe foram obtidos por meio de difração de raios-X. Os dados foram submetidos a análises geoestatísticas por meio da modelagem do variograma e posterior interpolação por KO e SSG. A KO não refletiu a verdadeira variabilidade dos óxidos de Fe, hematita e goethita, demonstrando ser inapropriada para a caracterização espacial dos teores dos óxidos de Fe. Assim, o uso da SSG é preferível à krigagem quando a manutenção dos altos e baixos valores nas estimativas espaciais é necessária. O desempenho dos métodos geoestatísticos foi influenciado pelas pedoformas. Os mapas E-type devem ser recomendados em vez de mapas de KO para os óxidos de Fe, por serem ricos em detalhes e práticos na definição de zonas homogêneas para o manejo localizado em frente de KO, sobretudo em pedoforma côncava.

Análise espacial de nutrientes e produção de alface cultivada em ambiente protegido

The objective of this work was to study spatial variability of some chemical soil attributes and lettuce production (total shoot fresh matter mass - MF; commercial shoot fresh matter mass - MFC; commercial shoot dry matter mass - MCS; and head commercial diameter - DCC) offering subsidies to the protected environment mapping in nutrients management areas in lettuce culture aiming for a higher productivity with application of fertilizers. The experiment was conducted in a protective environment (greenhouse) with lettuce irrigated by drip irrigation and sampling grid with 152 points. The special dependence analysis, determined by the variogram, was obtained with the aid of the GS+ Program. Considering the need for crop nutrients through the map obtained for element P (phosphorus) it was possible to establish two distinct areas for the application of this element in plantation fertilization. Through the lettuce yield maps obtained with MFC and DCC attributes was difficult to establish distinct areas for its management with data observed in only one crop cycle. Krigagem has proved useful for mapping the attributes studied.

Variabilidade espacial da umidade do solo em irrigação por gotejamento sob cultivo protegido

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Técnicas indiretas na identificação de áreas de manejo específico para cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV

Desenvolvimento de sensor elétrico de contato e correlações com atributos do solo visando à agricultura de precisão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)