dissertação

Modelos preditivos da compactabilidade e dos limites de consistência de solos tropicais com sensores proximais

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Resumo

Esta dissertação de mestrado, desenvolvida por Michel Coutinho de Souza pelo Departamento de Ciência do Solo na UFLA, propõe o aprimoramento da caracterização físico-mecânica de solos tropicais brasileiros por meio de modelagem preditiva avançada e do uso de sensores proximais como o pXRF e o Nix™ Pro. O trabalho, fundamentado em 66 horizontes de solos de 10 classes distintas coletados em Lavras-MG com grande diversidade textural e mineralógica, está estruturado em dois artigos principais. O primeiro artigo dedica-se à predição da densidade máxima do solo (Dsmax), identificando a textura e a umidade como os preditores individuais mais eficientes e validando que o uso de algoritmos como Partial Least Squares (PLS) e regressões lineares (EXP), associados a sensores proximais, reduz significativamente os custos e a logística laboratorial sem perda de precisão. O segundo artigo foca na modelagem dos limites de consistência de Atterberg (Liquidez, Plasticidade e Contração) e da umidade ótima, conclui que o gráfico de Polidori é mais adequado para a classificação de solos tropicais do que o tradicional gráfico de Casagrande. Os resultados deste segundo estudo demonstraram que o algoritmo Random Forest é superior para estimar os limites de consistência por capturar interações físico-químicas não lineares complexas, enquanto modelos lineares e PLS são altamente eficazes para a predição da umidade ótima. Em suma, a pesquisa confirma que a fusão de sensores proximais e de inteligência artificial gera funções de pedotransferência robustas, oferecendo uma alternativa rápida e econômica para o planejamento agrícola e a engenharia geotécnica.

Abstract

This master's thesis, developed by Michel Coutinho de Souza at the Department of Soil Science at UFLA, proposes improving of the physical-mechanical characterization of Brazilian tropical soils through advanced predictive modeling and the use of proximal sensors such as pXRF and Nix™ Pro. The work, based on 66 soil horizons from 10 distinct classes collected in LavrasMG with great textural and mineralogical diversity, is structured in two main articles. The first article focuses on predicting the maximum bulk density (BDmax), identifying texture and moisture as the most efficient individual predictors and validating that the use of algorithms such as Partial Least Squares (PLS) and linear regressions (EXP), associated with proximal sensors, significantly reduces costs and laboratory logistics without loss of precision. The second article focuses on modeling Atterberg consistency limits (Liquidity, Plasticity, and Contraction) and optimum moisture content, concluding that the Polidori chart is more suitable for classifying tropical soils than the traditional Casagrande chart. The results of this second study demonstrated that the Random Forest algorithm is superior for estimating consistency limits by capturing complex nonlinear physicochemical interactions, whereas linear and PLS models are highly effective for predicting the optimum moisture content. In short, the research confirms that combining proximal sensors and artificial intelligence generates robust pedotransfer functions, offering a fast and economical alternative for agricultural planning and geotechnical engineering.

Descrição

Área de concentração

Recursos ambientais e uso da terra

Linha de pesquisa

Física e mecânica do solo

Agência de desenvolvimento

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Citação

SOUZA, Michel Coutinho. Modelos preditivos da compactabilidade e dos limites de consistência de solos tropicais com sensores proximais. 2026. 109 p. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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