A quantificação de biomassa e carbono em florestas requer a aplicação de métodos adequados para se obter estimativas confiáveis de seus estoques. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de alguns métodos utilizados para a predição e estimação dessas variáveis em florestas nativas e restauradas da Mata Atlântica. Para isso, um primeiro capítulo aborda o uso do índice de vegetação NDVI como ferramenta auxiliar no inventário de estoques de biomassa em áreas de restauração florestal. Diferentes métodos de amostragem foram comparados em termos de precisão e conservadorismo das estimativas. Os resultados demonstraram que o NDVI apresentou adequada correlação com a biomassa estimada nas parcelas do inventário florestal instaladas em campo, sendo viável sua aplicação, seja para auxiliar na determinação de estratos, na aplicação da amostragem estratificada, seja como variável suplementar na utilização de um estimador de regressão relacionando-o à biomassa, no procedimento da amostragem dupla. Este último método, possibilitou minimizar as incertezas acerca das estimativas, valendo-se de uma intensidade amostral reduzida, fato que torna seu uso interessante, principalmente aos estudos em escala ampla, de modo a aumentar a confiabilidade das quantificações de estoques de carbono presentes na biomassa florestal, a custos de inventário reduzido. Um segundo capítulo discute a abordagem metodológica utilizada para inferir sobre a qualidade de modelos preditivos quando da seleção de modelos concorrentes para a aplicação em estudos de biomassa de florestas nativas. Para tanto, seis modelos considerando diferentes combinações de variáveis preditoras, incluindo diâmetro, altura total e alguma informação relativa à densidade da madeira, foram construídos a partir de dados de uma amostra de 80 árvores. As equações de predição de biomassa seca geradas por estes modelos foram avaliadas quanto à sua qualidade de ajuste e desempenho de aplicação. Neste segundo caso, aplicando-as aos dados de outra amostra composta por 146 árvores presentes em nove parcelas destrutivas instaladas em diferentes estágios sucessionais da floresta, de modo a possibilitar a avaliação dos vieses preditivos. No intuito de se verificar as discrepâncias nas estimativas de biomassa devido à aplicação das diferentes equações de predição de biomassa, as equações desenvolvidas, junto a outras disponíveis na literatura, foram aplicados aos dados de um inventário florestal realizado na área estudada. O estudo confirma a natureza empírica destas equações, atentando para a necessidade de prévia avaliação de seu desempenho de predição antes de sua aplicação, em especial, das ajustadas com amostras de outras florestas, expondo alguns dos principais fatores associados às causas de incertezas nas quantificações dos estoques de biomassa nos estudos realizado em florestas nativas. / The biomass and carbon quantification requires the application of appropriate methods to obtain reliable estimates of their stocks in natural and planted forests. The aim of this study was to evaluate different applicable methods to estimate biomass in both, natural and restored Atlantic Forests. The first chapter discusses the use of the vegetation index (NDVI) as an auxiliary tool in the inventory of biomass stocks in forest restoration areas. Different sampling methods were compared in terms of its accuracy and conservativeness. The results shown an adequate correlation between the vegetation index and the measured biomass, making the NDVI applicable either as supporting decision tool to define strata in the stratified sampling or as a predictor in the double sampling procedure. The last method allowed to the minimization of the uncertainties related to the biomass estimation combined to the reduction of sampling efforts. It makes the approach very interesting, especially in the context of large-scale surveys. The second chapter discusses the methodological approach used to evaluate the quality of predictive models applied to biomass studies in natural forests. For this, six models were fitted from 80 sample trees, using different combinations of predictor variables, such as, total height and information of wood density. The predictive equations generated by the models were evaluated according to their quality of fit and prediction performance. In order to evaluate its prediction performance, the equations were applied to the dataset of another 146 sample trees measured in nine destructive sample plots. The plots were located in different forest successional stages allowing the evaluation of model predictive bias among the stages. A third step of the analysis was the application of literature equations to a dataset of a forest inventory conducted in the study area, in order to verify the discrepancies in the estimates due to the use of these different models. The study confirms the empirical nature of the biomass equations and the need of previous evaluation in terms of prediction performance. This conclusion is even more relevant when we consider the equations that were obtained from other forests types, exposing some of the key factors associated to the causes of uncertainty in the biomass estimation applied to natural forests.

Precision agriculture has been used to assist farmers to choose the best management strategies, by identifying variability present in the area and from that, to determine the limiting factors and propose different management alternatives, according to the needs of each zone. It is important to create instruments that respond to one of the main issues, common to all of those who have ambition to the adoption and implementation of production modernization techniques: the technical and economic viability of modern production agriculture. The aim of this study was to relate stability maps for yield productivity and stability maps by Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) for determination of management zones. The study was based on an analysis of five years of crop yield data and five satellite images Landsat 5 and Landsat 8 for Vegetation Index (NDVI) data for 2007 (wheat), 2008 (soybean), 2009 (soybean), 2013 (wheat) and 2014 (soybean). With processed data, stability maps for yield productivity and stability maps by Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) were generated, following data parameters and coefficient of variation. Both maps were compared and validated by the Kappa index. As a result, we obtained a weak Kappa index relationship (0.2623), but 57.48% of the area could be classified correctly, when comparing the correlation maps. We concluded that crossing data of areas classified by productivity yield and NDVI is valid and that the zoning method for NDVI method is a way to determines areas, but with greater emphasis in areas classified as "Stable High." / A agricultura de precisão surge para auxiliar o produtor na escolha das melhores estratégias de manejo, permitindo identificar a variabilidade presente na área e, a partir disso, averiguar os fatores limitantes e propor alternativas de manejo diferenciado, de acordo com as necessidades de cada zona de manejo. É necessário criar instrumentos que respondam a uma das principais questões, comum a todos aqueles que têm ambição à adoção e aplicação de técnicas de modernização da produção: a viabilização técnica-econômica da produção moderna na agricultura. O objetivo deste trabalho foi relacionar mapas de Estabilidade de Rendimento por produtividade e de Estabilidade de Rendimento por Índice de Vegetação por Diferença Normalizada para determinação de zonas de manejo. O estudo foi baseado na análise de cinco anos de dados de produtividade, em rendimento absoluto, e consecutivamente, cinco imagens de satélite Landsat 5 e Landsat 8, para Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), dados referentes aos anos de 2007 (cultura do trigo), 2008 (cultura de soja), 2009 (cultura de soja), 2013 (cultura de trigo) e 2014 (cultura de soja). Com esses dados processados foram gerados os mapas de Estabilidade de Rendimento por Produtividade e Estabilidade de Rendimento por NDVI, seguindo parâmetros de dados relativizados e coeficiente de variação. Com os dois mapas de Estabilidade processados, foi feito o comparativo e validação dos dados através do índice Kappa. Como resultado obteve-se um índice Kappa de fraca relação com valor de 0,2623, porém 57,48% da área pode ser classificada corretamente quando comparando zonas geradas por mapas de produtividade com zonas geradas por mapas de NDVI. Concluiu-se, assim, que o cruzamento dos dados das zonas classificadas em Estabilidade de Rendimento por Produtividade e Estabilidade de Rendimento por NDVI é válido e que o método de definição de zonas por Estabilidade de Rendimento por NDVI permite determinar zonas, porém com maior ênfase em zonas classificadas como Estável Alta .

A presente pesquisa trata de uma análise da Estação Ecológica Serra Geral do Tocantins (EESGT) localizada entre os Estados do Tocantins e da Bahia, tendo como principal objetivo investigar a ação do fogo, antes e depois da sua criação, ou seja, entre os anos de 1998 e 2015. A metodologia utilizada foi o Sensoriamento Remoto com o qual aplicou-se diferentes técnicas que permitiram observar a ação do fogo com base nos Aspectos Regionais, NDVI, Focos de Calor e Cicatrizes do Fogo (queimadas e incêndios florestais) e a Recorrência destas áreas. Desta maneira, utilizou-se um conjunto de imagens de satélites Landsat Sensor -TM e Ressourcesat - 1, dos anos de 1998, 2001, 2007, 2012 e 2015, obtidas no período seco entre junho e outubro. Com os softwares QGis e ArcGIS® foi aplicado o Índice de Diferença de Vegetação Normalizado (NDVI) que permitiu a identificação de áreas atingidas pelo fogo, as quais foram aferidas ou confirmadas com a sobreposição dos focos de calor e observação visual de uma composição colorida (RGB) de imagem de satélite. No mesmo sentido, foi realizado uma classificação supervisionada de imagens de satélite, o que permitiu a identificação e o delineamento das cicatrizes de fogo e consequentemente, a ação do fogo na área de pesquisa. Entre os resultados obtidos, pode-se observar que no ano de 1998, a ação do fogo correspondeu a cerca de 50% de área, no ano de 2001 cerca de 46%, no ano de 2007 cerca de 68%, no ano de 2012 cerca de 54% e 2015 cerca de 41%. De maneira geral, pode-se observar uma redução da ação do fogo na área da EESGT nos últimos anos, o que pode estar associado“os fatores à diferentes formas” de manejo do fogo, o que precisa ser aprofundado com o andamento de novas pesquisas. Também foi possível observar, que anterior a criação da unidade, até o ano de 2001, os valores correspondentes a ação do fogo (50 e 46%) não reduziram, após a criação da unidade, no ano de 2007(68%) aumentaram. Porém, nos últimos anos ocorre uma redução da ação de fogo anos de 2012 e 2015 (54 e 41%), sendo um sinal positivo quanto a conservação do Cerrado e manutenção da função da unidade. / The present research deals with an analysis of the Estação Ecológica Serra Geral do Tocantins, located between the states of Tocantins and Bahia, with the main objective of investigating the fire action, before and after its creation, that is, between 1998 and 2015. The methodology used was the Remote Sensing with which different techniques were applied to observe the fire action based on the Regional Aspects, NDVI, Heat Sources and Fire Scars (burnings and forest fires) and Recurrence of these areas. A set of Landsat Sensor-TM and Ressourcesat-1 satellite images from 1998, 2001, 2007, 2012 and 2015 were obtained in the dry period between June and October. As the QGis and ArcGIS® software were applied Standardized Vegetation Difference Index (NDVI) that allowed the identification of areas affected by fire, which were measured or confirmed with the overlap of heat fires and visual observation of a color composition (RGB) satellite imagery. n the same direction a supervised classification of satellite images was carried out, which allowed the identification and the design of the fire scars and consequently the fire action in the research area. Among the results obtained, it can be observed that in 1998 the fire action corresponded to about 50% of area, in 2001 about 46%, in 2007 about 68%, in the year of 2012 about 54% and 2015 about 41%. In general, it can be observed a reduction of the fire action in the area of the EESGT in the last years, which may be associated the “factors to the different forms” of fire management, which needs to be deepened with the progress of new researches. It was also possible to observe that before the creation of the unit, until the year 2001, the values corresponding to the action of the fire (50 and 46%) did not reduce, after the creation of the unit, in the year of 2007 (68%) yes they increased. However, in recent years there has been a reduction in the fire action for the years 2012 and 2015 (54 and 41%), which is a positive sign for the conservation of the Cerrado and maintenance of the unit's function.

[pt] Esta tese investiga e desenvolve algoritmos baseados em relaxação Lagrangiana e técnica de desagregação multiparamétrica normalizada para resolver problemas não convexos de programação inteira-mista quadrática com restrições quadráticas. Primeiro, é realizada uma revisão de técnias de relaxação para este tipo de problema e subclasses do mesmo. Num segundo momento, a técnica de desagregação multiparamétrica normalizada é aprimorada para sua versão reformulada onde o tamanho dos subproblemas a serem resolvidos tem seu tamanho reduzido, em particular no número de variáveis binárias geradas. Ademais, dificuldas em aplicar a relaxação Lagrangiana a problemas não convexos são discutidos e como podem ser solucionados caso o subproblema dual seja substituído por uma relaxação não convexa do mesmo. Este método Lagrangiano modificado é comparado com resolvedores globais comerciais e resolvedores de código livre. O método proposto convergiu em 35 das 36 instâncias testadas, enquanto o Baron, um dos resolvedores que obteve os melhores resultados, conseguiu convergir apenas para 4 das 36 instâncias. Adicionalmente, mesmo para a única instância que nosso método não conseguiu resolver, ele obteve um gap relativo de menos de 1 por cento, enquanto o Baron atingiu um gap entre 10 por cento e 30 por cento para a maioria das instâncias que o mesmo não convergiu. / [en] This thesis investigates and develops algorithms based on Lagrangian relaxation and normalized multiparametric disaggregation technique to solve nonconvex mixed-integer quadratically constrained quadratic programming. First, relaxations for quadratic programming and related problem classes are reviewed. Then, the normalized multiparametric disaggregation technique is improved to a reformulated version, in which the size of the generated subproblems are reduced in the number of binary variables. Furthermore, issues related to the use of the Lagrangian relaxation to solve nonconvex problems are addressed by replacing the dual subproblems with convex relaxations. This method is compared to commercial and open source off-the-shelf global solvers using randomly generated instances. The proposed method converged in 35 of 36 instances, while Baron, the benchmark solver that obtained the best results only converged in 4 of 36. Additionally, even for the one instance the methods did not converge, it achieved relative gaps below 1 percent in all instances, while Baron achieved relative gaps between 10 percent and 30 percent in most of them.

The retrieval of similar images in databases is a wide and complex research field that shows a great demand for good performance applications. The increasing volume of information available in the Internet and the success of textual search engines motivate the development of tools that make possible image searches by content similarity. Many features can be applied in determining the similarity between images, such as size, color, shape, color variation, texture, objects and their spatial distribution, among others. Texture and color are the most important features which allow a preliminary analysis of image similarity. This dissertation presents many techniques introduced in the literature, which analyze texture and color. Some of them were implemented, their performances were compared and the results were presented. This comparison allows the determination of the best techniques, making possible the analysis of their applicability and can be used as a reference in future works. The quantitative performance analyses were done using the ANMRR metric, defined in the MPEG-7 standard, and the confusion matrices were presented for each of the tested techniques. Two groups of quantitative tests were realized: the first one was applied upon a gray scale texture database and the second one, upon a color image database. For the experiment with the gray scale texture images, the techniques PBLIRU16, MCNC and their combination presented the best performances. For the experiment with the color images, SCD, HDCIG and CSD techniques performed best. / A recuperação de imagens semelhantes em bancos de dados é um campo de pesquisa amplo, complexo e que apresenta grande demanda por aplicativos que apresentem bons resultados. O volume crescente de informações disponibilizadas ao público e o sucesso das ferramentas de busca textuais na Internet motivam a criação de utilitários que possibilitem a busca de imagens por semelhança de conteúdo. Podem-se utilizar várias características para a determinação da semelhança entre imagens digitais, tais como tamanho, cor, forma, variação de cores, textura, objetos e sua disposição espacial, entre outras. A textura e a cor são as duas características mais importantes que permitem uma análise preliminar da semelhança. Este trabalho apresenta várias técnicas constantes da literatura, que analisam textura e cor. Algumas dessas técnicas foram implementadas, seus desempenhos foram analisados e comparados e os resultados foram apresentados detalhadamente. Esse comparativo amplo permite determinar as melhores técnicas, possibilita a análise da aplicabilidade de cada uma delas e pode ser utilizada como referência em estudos futuros. As análises quantitativas de desempenho foram realizadas utilizando a métrica ANMRR, definida no padrão MPEG-7, e as matrizes de confusão, apresentadas para cada técnica testada. Dois grupos de testes quantitativos foram realizados: o primeiro utilizando um banco de imagens de texturas em tons de cinza e o segundo utilizando um banco de imagens coloridas. Os resultados dos testes com o banco de texturas em tons de cinza mostraram que as técnicas PBLIRU16, MCNC e sua combinação apresentaram os melhores desempenhos. Para o banco de imagens coloridas, os melhores desempenhos foram observados com a utilização das técnicas SCD, HDCIG e CSD. / Mestre em Ciências

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Piezoelectric transformers (PTs) allow the design of promising power supply applications, increasing efficiency, reducing size, facilitating the achievement of high transformation ratio, besides providing high immunity against electromagnetic noise. Due to the electrical equivalent model having resonant characteristics, some resonant topologies are naturally suitable for these power supplies, i.e. the Class- E, Half-Bridge, Full-Bridge and Push-pull. Among these topologies, the Class-E converter has a highlight of having one controlled switch. The static gain of the Class-E is changed through the switching frequency variation, while the duty cycle is adjusted with the purpose of achieving soft switching for different switching frequencies and loads. The analisys of this process becomes complex when the system has a high number of reactive elements. One way to simplify this analisys is applying a normalized methodology. On this regard, the first result of this work is the normalized analisys of the functionally of the Class-E converter, including normalized load and switching frequency variation. This allows choosing one optimum point for the static design, without the necessity of design parameters. The main objective of this analisys is the obtention of the duty cycle behavior in order to have soft switching for all operation points. In a second moment, a small-signal model was derived using the generalized averaging method, through Fourier series aproximation. The model describes the relevant poles and zeros of the system, being accurate enough for different loads and switching frequencies. The behavior of resonant converters changes considerably for different operating points; therefore it is important to have a model that represents the system well. The normalized analisys allowed simplifying the small-signal model derivation, once soft switching is achieved for all the operation points. Experimental measurements validate either the normalized or the small signal derivation methodologies. The measurements were achieved for a 3W step-down converter, with universal 85-265 V AC input and 6 V DC output. / Os Transformadores Piezoelétricos (PTs) permitem o projeto de aplicações promissoras para fontes de alimentação até 100W, melhorando a eficiência, reduzindo o tamanho, facilitando a obtenção de grandes relações de transformação, além de proporcionar alta imunidade contra ruídos eletromagnéticos e interferências. Os PTs apresentam modelo elétrico ressonante, trazendo a necessidade de implementação juntamente com topologias de conversores ressonantes, como por exemplo os conversores: Classe-E, Meia Ponte, Ponte Completa e Push-pull. Dentre estas topologias, o conversor Classe-E se destaca por apresentar somente um interruptor controlado. O ganho estático do conversor Classe-E é obtido através da variação da freqüência de chaveamento, e a razão cíclica muda para atender as condições de comutação suave para diferentes freqüências e cargas. A análise deste processo se torna complexa à medida que o sistema apresenta inúmeros elementos reativos. Uma maneira de simplificar esta análise é utilizar uma metodologia normalizada. Devido a isso, o primeiro resultado deste trabalho é a análise normalizada do funcionamento do conversor piezoelétrico Classe- E, incluindo variação normalizada da frequênciade operação e da carga. Isso permite escolher um ponto ótimo de projeto estático, sem a necessidade de parâmetros de projeto. O objetivo principal desta análise normalizada é a obtenção do comportamento da razão cíclica para obter comutação suave em todos os pontos de operação. Em um segundo momento, um modelo de pequenos sinais foi derivado utilizando a metodologia do modelo médio generalizado, através de aproximação por series de Fourier. O modelo descreve os pólos e zeros relevantes do sistema, sendo suficientemente preciso para diferentes cargas e da frequencias de operação. O comportamento de conversores ressonantes varia consideravelmente para diferentes pontos de operação, pois isso um modelo que permita avaliar estes pontos de maneira precisa se faz importante. A análise normalizada permitiu simplificar a derivação do modelo de pequenos sinais, uma vez que garante a operação em comutação suave. Para validar a metodologia apresentada, são mostrados resultados experimentais para um conversor abaixador de 3W, entrada universal de 85-260 V AC e saída de 6 V DC.