Trabalho de conclusão de graduação
Aplicação de deep learning para auxílio na previsão de tempo de curto prazo
Autor
Orlandi, Daniel Pinheiro
Institución
Resumen
Eventos de chuva intensa são caracterizados por um alto valor na relação volume de
precipitação por tempo e sua previsibilidade é de grande importância para
sociedade. Tais eventos podem causar danos a propriedades, impactos econômicos
e até mesmo perda de vidas. Os sistemas atmosféricos responsáveis por causar
precipitação intensa possuem baixa previsibilidade, devido as suas escalas temporal
(minutos a horas) e espacial (centenas a milhares de metros). Na área
computacional, a previsão do tempo é dominada por modelos numéricos de previsão
do tempo, e diversas estratégias têm sido adotadas para melhorar a sua capacidade
de previsão. Contudo, os métodos tradicionais de previsão apresentam dificuldades
ao prever esses eventos. Por isso, nesta monografia, aplicamos o Deep Learning
como método alternativo na previsão de curto prazo. Utilizamos imagens de satélite,
disponíveis na página do DSA/CPTEC, para treinar um modelo a partir da rede
neural profunda PredNet e realizar previsões para 15, 30, 45, 60 e 75 minutos no
futuro. Ao todo, utilizamos 108903 imagens, do canal infravermelho, do satélite
METEOSAT-7, divididas em 3 conjuntos: treinamento, teste e validação. A fim de
avaliar os resultados, utilizamos o Erro Quadrático Médio (EQM) e o Índice de
Similaridade Estrutural (SSIM) para comparar as imagens geradas pelo modelo à
imagem de referência. O modelo treinado com as imagens de satélite obteve uma
boa resposta somente para as previsões de 15 minutos. Por isso, utilizou-se um
outro modelo, treinado por Lotter et al.(2016) para outra tarefa, no mesmo conjunto
de treinamento. O segundo modelo obteve bons resultados para todas as previsões
(EQM: 0,000037 e SSIM: 0,93), sendo as previsões de 15 min as que apresentaram
melhores respostas. Devido aos bons resultados apresentados e ao baixo custo,
essa ferramenta mostra-se promissora para o auxílio da previsão de curto prazo.