Resultados e Preenchimento das Falhas de Temperatura Máxima do Ar para

Alguns parâmetros adotados pelo modelo híbrido MLP-AG são semelhantes aos fixados manualmente para o modelo MLP. O modelo MLP-AG utilizou em sua primeira camada intermediária uma função tansig, na segunda camada intermediária foi empregada uma função satlin, e por último o modelo aplicou o algoritmo de treinamento trainbfg, junto ao fator de auxilio ( . Mais informações no APÊNDICE B.

Os resultados obtidos com a aplicação dos modelos para estimativa dos 23 meses de temperatura máxima do ar da estação de Campos dos Goytacazes podem ser visualizados na Tabela 19.

Estações 1º estimador 2º estimador 3º estimador

CAM 0,95 0,93 0,96 COR 0,94 0,98 0,95 ITA 0,92 0,98 0,93 RJ 0,94 0,91 0,94 PAT 0,94 0,95 0,99 RES 0,91 0,95 0,94

57 Tabela 19: Resultados obtidos com os modelos aplicados na estimativa de temperatura máxima do ar da estação

de Campos dos Goytacazes.

Modelos (r) REMQ D C Desempenho EMA(°C) EMP(%)

MED 0,97 0,56 0,98 0,96 Ótimo 0,47 1,57

RLM 0,98 0,48 0,99 0,97 Ótimo 0,37 1,24

MLP 0,98 0,46 0,99 0,97 Ótimo 0,36 1,19

RBF 0,98 0,46 0,99 0,97 Ótimo 0,37 1,25

MLP-AG 0,99 0,44 0,99 0,98 Ótimo 0,32 1,09

Analisando a Tabela 19, é possível verificar que todos os modelos apresentaram taxas de erro muito próximas. Entretanto, o modelo MLP-AG se destacou por possuir um (r) quase perfeito, chegando bem próximo de 1, e por demonstrar um ajuste apurado do modelo tendo erros baixos como, EMA igual 0,32°C, REMQ igual a 0,44 e EMP igual a 1,09%. Após todas as analises, foi possível determinar o modelo MLP-AG como solução para o .problema. Os dados estimados por esse modelo podem ser vistos na Figura 33.

Uma vantagem do modelo MLP-AG sobre os demais modelos foi que o mesmo permitiu o preenchimento de 100% das falhas ocorridas na série histórica de temperatura máxima do ar desta região (Figura 34), o que não aconteceria com a utilização dos outros modelos, pois os dados definidos de forma manual possuem uma falha na estação de Itaperuna na data 31/03/2009, que também deve ser preenchida na estação de Campos dos Goytacazes. Mais informações nos ANEXOS A e C.

Figura 33:Dados estimados de temperatura máxima do ar obtidos com MLP-AG para estação de Campos

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6.3.3. Resultados e Preenchimento das Falhas de Temperatura Máxima do Ar para estação de Cordeiro

Nesta estação o modelo MLP-AG maximizou seu conjunto de dados de treinamento utilizando ( , aplicou as funções satlin em suas duas camadas intermediárias junto ao algoritmo de treinamento trainrp. Mais informações no APÊNDICE B. Os resultados obtidos com a aplicação dos modelos para estimativa dos 23 meses de temperatura máxima do ar da estação de Cordeiro podem ser visualizados na Tabela 20.

Figura 34: Estação de Campos dos Goytacazes, (A) Dados de temperatura máxima do ar com falhas, (B) Dados

de temperatura máxima do ar preenchida.

(A)

59 Tabela 20: Resultados obtidos com os modelos aplicados na estimativa de temperatura máxima do ar da região

de Cordeiro.

Modelos (r) REMQ D C Desempenho EMA(°C) EMP(%)

MED 0,97 0,69 0,97 0,94 Ótimo 0,52 1,92

RLM 0,98 0,43 0,99 0,97 Ótimo 0,38 1,43

MLP 0,98 0,41 0,99 0,97 Ótimo 0,34 1,25

RBF 0,97 0,52 0,98 0,96 Ótimo 0,41 1,53

MLP-AG 0,99 0,38 0,99 0,98 Ótimo 0,31 1,15

Os resultados demonstraram que os modelos conseguiram predizer os dados de temperatura máxima do ar de forma satisfatória. Apesar da diferença apresentada pelos modelos ser aparentemente pequena, o modelo MLP-AG apresentou a maior relação entre as variáveis preditas e esperadas com um (r) igual a 0,99 quase atingindo a perfeição. Junto a isso, ele também atingiu os menores coeficientes de erro como EMA (0,31°C), REMQ (0,38), e EMP (1,15%), caracterizando a estimativa de cada dado em 98,75% de acerto (Figura 35).

O MLP-AG permitiu o preenchimento de 100% das falhas ocorridas na série histórica de temperatura máxima do ar desta estação (Figura 36). Isso não aconteceu com a utilização dos outros modelos, pois nos dados definidos de forma manual há uma falha na estação do Rio de Janeiro na data 31/10/2012 que também deve ser preenchida na estação de Cordeiro (ANEXOS B e F).

Figura 35: Resultados da estimativa de temperatura máxima do ar obtidos com o modelo MLP-AG para

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6.3.4. Resultados e Preenchimento das Falhas de Temperatura Máxima do Ar para estação de Itaperuna

Para estimar os dados dos 23 meses pertencentes a Itaperuna, o modelo MLP-AG empregou em sua primeira camada intermediária uma função logsig, na segunda camada intermediária uma função satlin e o algoritmo de treinamento trainbfg. Mais informações no APÊNDICE B.

Os resultados obtidos com a aplicação dos modelos na estimativa de temperatura máxima do ar da estação de Itaperuna podem ser visualizados na Tabela 21.

Figura 36: Estação de Cordeiro, (A) Dados de temperatura máxima do ar com falhas, (B) Dados de

temperatura máxima do ar preenchida. .

(A)

61 Tabela 21: Resultados obtidos com os modelos aplicados na estimativa de temperatura máxima do ar da região

de Itaperuna.

Modelos (r) REMQ D C Desempenho EMA(°C) EMP(%)

MED 0,96 0,66 0,98 0,94 Ótimo 0,54 1,80

RLM 0,97 0,49 0,99 0,96 Ótimo 0,41 1,35

MLP 0,98 0,47 0,99 0,97 Ótimo 0,36 1,21

RBF 0,97 0,49 0,98 0,95 Ótimo 0,40 1,32

MLP-AG 0,98 0,44 0,99 0,97 Ótimo 0,32 1,07

Os resultados apresentaram elevados índices de (r), (D) e (C), o que manteve o desempenho dos modelos em ótimo. Porém, nota-se que o modelo que apresentou as menores taxas de erro foi MLP-AG, com EMA (0,32), REMQ (0,44) e EMP (1,07%), o que representa cerca de 98,93% de acerto em suas estimações (Figura 37).

O conjunto de dados definidos pelo modelo MLP-AG, assim como o conjunto definido manualmente, utilizou dados da estação de Campos dos Goytacazes para preenchimento das falhas de Itaperuna. Devido à ocorrência de uma falha em Campos dos Goytacazes na data de 31/03/2009, não foi possível realizar o preenchimento de todas as falhas, sendo possível apenas o preenchimento de 75% dos dados, ou seja, 3 das 4 falhas existentes (Figura 38) (ANEXOS A e C).

Figura 37:Resultados da estimativa de temperatura máxima do ar obtidos com o modelo MLP-AG para estação

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6.3.5. Resultados e Preenchimento das Falhas de Temperatura Máxima do Ar para estação do Rio de Janeiro

O modelo MLP-AG aplicado na estimativa dos 23 meses de temperatura máxima do ar pertencentes a estação do Rio de Janeiro utilizou em sua primeira camada intermediária uma função purelin, na segunda camada intermediária uma função logsig, e o algoritmo de treinamento trainlm (APÊNDICE B).

Os resultados obtidos com a aplicação dos modelos para estimativa de temperatura máxima do ar da estação do Rio de Janeiro podem ser visualizados na Tabela 22.

Figura 38: Estação de Itaperuna, (A) Dados de temperatura máxima do ar com falhas, (B) Dados de

temperatura máxima do ar preenchida.

(A)

63 Tabela 22: Resultados obtidos com os modelos aplicados na estimativa de temperatura máxima do ar da estação

do Rio de Janeiro.

Modelos (r) REMQ D C Desempenho EMA(°C) EMP(%)

MED 0,91 1,91 0,85 0,77 Muito Bom 1,62 5,49

RLM 0,91 1,14 0,94 0,86 Ótimo 0,90 3,05

MLP 0,95 0,79 0,97 0,92 Ótimo 0,59 2,01

RBF 0,94 0,89 0,96 0,91 Ótimo 0,69 2,33

MLP-AG 0,97 0,58 0,99 0,96 Ótimo 0,47 1,57

Novamente é possível observar que todos os modelos aplicados geraram bons resultados. No entanto, as RNAs se destacaram obtendo os menores erros e apresentando os maiores (r) entre os dados estimados e os esperados. Contudo, comparando o modelo MLP- AG com as demais RNAs é possível afirmar que o modelo MLP-AG realizou uma estimativa mais apurada devido o mesmo ter obtido os menores erros, como EMA (0,47), REMQ (0,58) e EMP (1,57%), o que define que cada dado estimado por meio deste modelo teve 98,43% de acerto (Figura 39).

O modelo MLP-AG apresentou uma grande vantagem no preenchimento dos dados de temperatura máxima do ar da estação do Rio de janeiro, pois o mesmo conseguiu preencher 100% das falhas ocorridas na série de dados. Isto não se observa com o conjunto de dados definidos manualmente para os demais modelos devido à ocorrência de duas falhas, uma na estação de Paty do Alferes na data 31/10/2007, e outra nas estações de Cordeiro e Resende em 31/10/2012. Mais informações nos ANEXOS B, D, E e F. A Figura 40 demonstra o preenchimento realizado pelo modelo MLP-AG.

Figura 39: Dados estimados de temperatura máxima do ar com o modelo MLP-AG para estação do Rio de

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6.3.6. Resultados e Preenchimento das Falhas de Temperatura Máxima do Ar para estação de Paty do Alferes

Os resultados apresentados pelo modelo MLP-AG aplicado na estimativa dos 23 meses de temperatura máxima do ar pertencentes a estação de Paty do Alferes foram obtidos por meio das configurações adotadas. Este modelo aplicou em sua primeira camada intermediária uma função purelin, na segunda camada intermediária uma função satlin, e o algoritmo de treinamento traingd (APÊNDICE B).

Os resultados obtidos com a aplicação de todos modelos para estimativa de temperatura máxima do ar podem ser visualizados na Tabela 23.

Figura 40: Estação do Rio de Janeiro, (A) Dados de temperatura máxima do ar com falhas, (B) Dados de

temperatura máxima do ar preenchida.

(A)

65 Tabela 23: Resultados obtidos com os modelos aplicados na estimativa de temperatura máxima do ar da estação

de Paty do Alferes.

Modelos (r) REMQ D C Desempenho EMA(°C) EMP(%)

MED 0,98 0,41 0,99 0,97 Ótimo 0,33 1,21

RLM 0,99 0,47 0,99 0,98 Ótimo 0,36 1,29

MLP 0,99 0,38 0,99 0,98 Ótimo 0,32 1,17

RBF 0,98 0,43 0,99 0,97 Ótimo 0,31 1,12

MLP-AG 0,99 0,38 0,99 0,98 Ótimo 0,27 0,95

Ao analisar a Tabela 23, verifica-se que todos os modelos apresentaram estimações satisfatórias, com medidas de desempenho se mantendo em ótimos. No entanto, os modelos de RNAs novamente se destacaram obtendo estimativas mais apuradas que os demais modelos.

Os modelos RBF e MLP-AG alcançaram os menores erros, porém, o modelo MLP- AG apresentou dados mais próximos dos dados reais, tendo erros de EMA igual a 0,27°C, REMQ igual 0,38, e EMP igual a 0,95%. Isto define que cada dado determinado por este modelo obteve cerca de 99,05% de acerto (Figura 41).

Da mesma forma que o preenchimento realizado nas outras estações, o modelo MLP- AG apresentou uma vantagem comparado aos demais. As regiões estimadoras definidas por este modelo permitiram o preenchimento de 5 das 7 falhas ocorridas, o que não aconteceria com os demais modelos que só poderiam preencher 4 das 7 falhas, porque, além de fazer uso dos dados de Resende que possuem falhas em dois períodos (31/07/2009 e 31/08/2012), o mesmo também utilizaria os dados do Rio de Janeiro que possui uma falha em 31/10/2007. Portanto, pode-se inferir que o modelo MLP-AG conseguiu preencher cerca de 71% das falhas ocorridas (Figura 42) (ANEXOS D, E e F).

Figura 41:Resultados da estimativa de temperatura máxima do ar obtidos com o modelo MLP-AG para estação

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6.3.7. Resultados e Preenchimento das Falhas de Temperatura Máxima do Ar para estação de Resende

Na estação de Resende, o modelo MLP-AG aplicado na estimativa dos 23 meses de temperatura máxima do ar usou em suas duas camadas intermediárias a função purelin, e o algoritmo de treinamento trainrp (APÊNDICE B). Os resultados obtidos com a aplicação dos modelos na estimativa de dados de temperatura máxima do ar da estação de Resende podem ser vistos na Tabela 24.

Figura 42: Estação de Paty do Alferes, (A) Dados de temperatura máxima do ar com falhas, (B) Dados de

temperatura máxima do ar preenchida.

(A)

67 Tabela 24: Resultados obtidos com os modelos aplicados na estimativa de temperatura máxima do ar da estação

de Resende.

Modelos (r) REMQ D C Desempenho EMA(°C) EMP(%)

MED 0,95 2,09 0,83 0,79 Muito Bom 1,96 6,99

RLM 0,95 1,10 0,94 0,90 Ótimo 0,89 3,16

MLP 0,97 0,72 0,98 0,95 Ótimo 0,56 2,00

RBF 0,96 0,95 0,96 0,92 Ótimo 0,74 2,65

MLP-AG 0,97 0,57 0,98 0,95 Ótimo 0,43 1,55

Os resultados demonstraram que os modelos conseguiram estimar os dados de temperatura máxima do ar de forma satisfatória. Entretanto, os modelos de RNAs, MLP, RBF, MLP-AG, possuem uma estimativa mais apurada, apesar da diferença apresentada por esses modelos ser pequena. No entanto, o modelo MLP-AG obteve uma maior precisão em seus resultados, alcançando taxas de erro muito pequenas como EMA igual a 0,43°C, REMQ igual a 0,57 e EMP 1,55%, o que possibilitou afirmar que o modelo conseguiu estimar cada dado com uma taxa de acerto de 98,45% (Figura 43).

Assim como no preenchimento realizado nas outras estações, esse modelo também apresentou vantagens consideráveis em se tratando do conjunto de dados definidos pelo AG. Eles possibilitaram o preenchimento de 15 das 17 falhas ocorridas nesta estação, o que não seria possível a partir da utilização dos demais modelos que preencheriam cerca de 14 das 17 falhas ocorridas, pois os mesmos possuem falhas em 31/07/2009 e 31/12/2012 na estação de Paty do Alferes, e outra falha em 31/10/2012 na estação do Rio de Janeiro. Por isso, pode-se afirmar que o modelo MLP-AG permitiu o preenchimento de 89 % dos dados falhados da estação de Resende (Figura 44) ( ANEXOS D, E e F).

Figura 43: Resultados de estimação de temperatura máxima do ar obtidos com o modelo MLP-AG para

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