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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44848
ORCID: | ![]() |
Tipo do documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Título: | Ajuste evolutivo de um modelo baseado em autômatos celulares para representar a dinâmica de propagação de incêndios florestais |
Título(s) alternativo(s): | Evolutionary adjustment of a model based on cellular automata to represent the dynamics of wildfire propagation |
Autor(es): | Murilo, Lucas Vieira |
Primeiro orientador: | Martins, Luiz Gustavo Almeida |
Primeiro coorientador: | Oliveira, Gina Maira Barbosa de |
Primeiro membro da banca: | Tinoco, Claudiney Ramos |
Segundo membro da banca: | Tinós, Renato |
Resumo: | Devido às mudanças climáticas, a ocorrência de incêndios em diversos biomas, adaptados ou não ao fogo, tem aumentado significativamente nas últimas décadas, causando danos ambientais sendo, alguns, irreparáveis. Nesse contexto, modelos computacionais baseados em Autômatos Celulares (AC) são capazes de simular e prever o comportamento da propagação de incêndios, auxiliando as autoridades na tomada de medidas de controle e prevenção. A construção e o ajuste de parâmetros desses modelos são tarefas complexas devido à quantidade de variáveis envolvidas. Características do ambiente influenciam diretamente o comportamento dos incêndios. Assim, uma ferramenta capaz de realizar o ajuste de forma automática baseada em Algoritmos Genéticos (AG) tem se mostrado promissora. Sendo assim, o objetivo desta pesquisa é produzir um AG capaz de ajustar adequadamente um conjunto de parâmetros de um modelo de propagação de incêndios florestais baseado em AC, de modo a replicar a dinâmica das chamas representada em um conjunto de dados de incêndios de uma região monitorada. Adicionalmente, é proposto um novo parâmetro “taxa de amostragem” (SR), a fim de melhorar a adaptabilidade do modelo AC à dinâmica de propagação do fogo, independentemente do intervalo de amostragem presente nos dados de referência. Também foi avaliado o impacto de diferentes funções de aptidão na convergência do algoritmo. Durante os experimentos, conjuntos de dados artificiais foram utilizados como referência, os quais foram gerados a partir de simulações com nosso próprio modelo de AC, bem como por outro modelo de propagação de incêndios da literatura, a fim de validar a robustez da abordagem. Os resultados mostraram que o AG conseguiu encontrar parâmetros adequados para o modelo de propagação de incêndios, inclusive o número de passos do AC necessários para representar a evolução do fogo em conformidade com os dados de referência gerados por ambos os modelos. |
Abstract: | Due to climate change, the occurrence of fires in various biomes, whether fire-adapted or not, has significantly increased in recent decades, causing environmental damage, some of which is irreparable. In this context, computational models based on Cellular Automata (CA) can simulate and predict fire propagation behavior, assisting authorities in making control and prevention decisions. However, constructing and tuning the parameters of these models are complex tasks due to the number of variables involved. Environmental characteristics directly influence fire behavior. Thus, a tool capable of performing automatic parameter tuning based on Genetic Algorithms (GA) has proven to be promising. Therefore, the objective of this research is to develop a GA capable of properly adjusting a set of parameters of a forest fire propagation model based on CA to replicate the fire dynamics represented in a dataset of monitored region fires. Additionally, a new parameter, “sampling rate” (SR), is proposed to improve the adaptability of the CA model to fire propagation dynamics, regardless of the sampling interval in the reference data. The impact of different fitness functions on the algorithm’s convergence was also evaluated. During the experiments, artificial datasets were used as references, generated from simulations with our own CA model as well as another fire propagation model from the literature, to validate the robustness of the approach. The results showed that the GA successfully found appropriate parameters for the fire propagation model, including the number of CA steps required to represent fire evolution in accordance with the reference data generated by both models. |
Notas: | Projeto de Pesquisa de vinculação: Cerrado Resiliente: Computação Bio-inspirada e Monitoramento por VANTs na Prevenção e Combate a Incêndios Florestais e Urbanos. |
Palavras-chave: | Algoritmos Genéticos Ajuste de Parâmetros Autômatos Celulares Modelo de Propagação de Incêndios Taxa de Amostragem Genetic Algorithms Parameter Tuning Cellular Automata Fire Propagation Model Sampling Rate |
Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO |
Assunto: | Computação |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação |
Referência: | MURILO, Lucas Vieira. Ajuste evolutivo de um modelo baseado em autômatos celulares para representar a dinâmica de propagação de incêndios florestais. 2025. 118 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.21. |
Identificador do documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.21 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44848 |
Data de defesa: | 31-Jan-2025 |
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): | ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos. |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO - Ciência da Computação |
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