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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/10760
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | PREDIÇÃO DA PRODUTIVIDADE DE LINHAGENS ENDOGÂMICAS DE MILHO UTILIZANDO ÍNDICES DE VEGETAÇÃO E APRENDIZAGEM DE MÁQUINA |
Autor(es): | MÉRITE RAYMONDE GBÈNANKPON SOHO |
Primeiro orientador: | LARISSA PEREIRA RIBEIRO TEODORO |
Resumo: | A predição de produtividade de linhagem endogâmica de milho é crucial na agricultura moderna por auxiliar nas tomadas de decisões das empresas de melhoramento genético, dar suporte a gestão de culturas durante as pesquisas, proporcionar um monitoramento mais ágil das parcelas de ensaios. Entretanto, essa tarefa é desafiadora, já que a associação de dados espectrais com um tipo de algoritmo de Aprendizado de Máquina (ML) ideal para predizer a produtividade das culturas ainda não é bem estabelecida. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi predizer a produtividade do milho usando bandas espectrais e a produtividade de grãos de duas safras como dados de base para testar o desempenho de seis algoritmos de ML diferentes. O experimento foi implementado nas safras 2023 e 2023/2024 na Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS), Campus de Chapadão do Sul. O delineamento experimental adotado foi o de blocos aumentados, com 100 linhagens endogâmicas de milho e 10 variedades de polinização aberta utilizadas como testemunhas. A coleta de imagens espectrais foi realizada com auxílio de uma aeronave remotamente pilotada (RPA) e submetidas a análise estatística. Os valores de refletância foram obtidos nas seguintes bandas espectrais (SBs): azul (475 nm), vermelho (660 nm), verde (550 nm), Rededge (735 nm) e NIR (790 nm). As imagens foram processadas e foi feito o cálculo de 42 índices de vegetação (IVs). Os dados foram submetidos às análises de ML, testando três tipos de inputs: usando apenas IVs, usando apenas SBs e usando IVs+SBs como configuração de entrada. Os modelos de aprendizagem de máquina avaliados foram: Redes neurais artificiais (RNA), árvore de decisão REPTree (DT) e M5P; Floresta aleatória (RF); Máquina de vetor suporte (SVM) e ZeroR (utilizado como modelo controle). As acurácias dos modelos de predição foram avaliadas através das métricas coeficientes de correlação (r), erro médio absoluto (MAE) e raiz do erro quadrático médio (RMSE). Os algoritmos RNA, DT, M5P, RF e SVM tiveram acurácia superior a 0,6 mas M5P e SVM obtiveram as maiores precisões. Não houve diferença significativa de acurácia entre os inputs testados, possibilitando o uso de apenas SB. |
Abstract: | Predicting the productivity of inbred corn is crucial in modern agriculture because it helps genetic improvement companies make decisions, supports crop management during research, and provides more agile monitoring of trial plots. However, this task is challenging, since the association of spectral data with an ideal type of Machine Learning (ML) algorithm to predict crop productivity is not yet well established. Thus, the objective of this work was to predict corn yield using spectral bands and grain yield of two harvests as base data to test the performance of six different ML algorithms. The experiment was implemented in the 2023 and 2023/2024 harvests at the Federal University of Mato Grosso do Sul (UFMS), Chapadão do Sul Campus. The experimental design adopted was that of increased blocks, with 100 inbred corn lines and 10 open-pollinated varieties used as controls. The experiment was implemented in the 2023 and 2023/2024 harvests at the Federal University of Mato Grosso do Sul (UFMS), Chapadão do Sul Campus. The experimental design adopted was that of increased blocks, with 100 inbred corn lines and 10 open-pollinated varieties used as controls. Spectral image collection was performed with the aid of a remotely piloted aircraft (RPA) and subjected to static analysis. Reflectance values were obtained in the following spectral bands (SBs): blue (475 nm), red (660 nm), green (550 nm), Rededge (735 nm) and NIR (790 nm). The images were processed and 42 vegetation indices (VIs) were calculated. The data were subjected to ML analyses, testing three types of inputs: using only IVs, using only SBs and using IVs+SBs as input configuration. The machine learning models evaluated were: Artificial neural networks (ANN), REPTree decision tree (DT) and M5P; Random Forest (RF); Support vector machine (SVM) and ZeroR (used as a control model). The efficiency of the prediction models was evaluated through the metrics correlation coefficients (r), mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE). The algorithms RNA, DT, M5P, RF and SVM had accuracy higher than 0.6 but M5P and SVM obtained the highest accuracies. There was no significant difference in accuracy between the inputs tested, allowing the use of only SB. |
Palavras-chave: | Zea mays árvore de decisão (M5P) máquina de vetor suporte (SVM) redes neurais artificiais (RNA) |
País: | |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/10760 |
Data do documento: | 2024 |
Aparece nas coleções: | Agronomia - Bacharelado (CPCS) |
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