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Type: Dissertação
Title: Aprendizado de máquina com variáveis categóricas para previsão de vazão em bacias hidrográficas de Minas Gerais
Author: Soares Filho, Welson de Avelar
First Advisor: Fonseca, Leonardo Goliatt da
Referee Member: Justino, Eliane Aparecida
Referee Member: Ribeiro, Celso Bandeira de Melo
Resumo: A gestão sustentável dos recursos hídricos é essencial diante das mudanças climáticas e seus impactos nos sistemas humanos e naturais. Neste cenário, os modelos computacionais têm ajudado no processo de tomadas de decisões, entretanto, frente às limitações dos modelos físicos tradicionais, que frequentemente demandam dados extensivos e complexos processos de calibração, torna-se possível questionar: até que ponto modelos baseados em aprendizado de máquina podem oferecer previsões robustas e aplicáveis para a gestão hídrica em cenários caracterizados por alta variabilidade? Este estudo explora a aplicação de modelos de aprendizado de máquina, incluindo Regressão Linear, CatBoost e Random Forest, para previsão de vazão em bacias hidrográficas de Minas Gerais, Brasil. Por meio da análise das relações complexas entre precipitação e fluxo dos rios, esta pesquisa busca melhorar a precisão das previsões aplicando determinadas variáveis categóricas, abordando desafios como a assimetria dos dados e o efeito de “cauda longa”. Os resultados destacam o potencial do aprendizado de máquina como uma solução eficiente e economicamente viável, com especial destaque à Regressão Linear, oferecendo percepções valiosas para a gestão de recursos hídricos e o planejamento de políticas públicas. Além disso, o estudo contribui para a literatura científica ao preencher uma lacuna de conhecimento sobre o uso de técnicas de aprendizado de máquina nesse contexto regional.
Abstract: The sustainable management of water resources is essential in the face of climate change and its impacts on human and natural systems. In this context, computational models have supported decision-making processes; however, given the limitations of traditional physical models – which often require extensive data and complex calibration processes – it raises the question: to what extent can machine learning models provide robust and practical forecasts for water management in scenarios characterized by high variability and climate change? This study investigates the application of machine learning models, including Linear Regression, CatBoost, and Random Forest, for runoff forecasting in the hydrographic basins of Minas Gerais, Brazil. By analyzing the complex relationships between precipitation and river flow, this research aims to improve forecasting accuracy by incorporating specific categorical variables and addressing challenges such as data asymmetry and the “long tail” effect. The results highlight the potential of machine learning, particularly Linear Regression, as an efficient and cost-effective solution, offering valuable insights for water resource management and public policy planning. Furthermore, this study contributes to the scientific literature by filling a knowledge gap regarding the application of machine learning techniques in this regional context.
Keywords: Aprendizado de máquina
Modelagem chuva-vazão
Previsão de vazão
Gestão de recursos hídricos
Machine learning
Rainfall-runoff modeling
Runoff forecasting
Water resources management
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18200
Issue Date: 12-Dec-2024
Appears in Collections:Mestrado em Modelagem Computacional (Dissertações)



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