suporte à decisão para o planejamento agrícola utilizando algoritmos genéticos

173 Pages·2008·1.51 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SANEAMENTO,
MEIO AMBIENTE E RECURSOS HÍDRICOS

SUPORTE À DECISÃO PARA O
PLANEJAMENTO AGRÍCOLA UTILIZANDO
ALGORITMOS GENÉTICOS

Antônio Carlos Câmara Júnior

Belo Horizonte
2005
SUPORTE À DECISÃO PARA O PLANEJAMENTO
AGRÍCOLA UTILIZANDO ALGORITMOS GENÉTICOS

Antônio Carlos Câmara Júnior
Antônio Carlos Câmara Júnior

SUPORTE À DECISÃO PARA O PLANEJAMENTO
AGRÍCOLA UTILIZANDO ALGORITMOS GENÉTICOS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação
em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da
Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito
parcial à obtenção do título de Mestre em Saneamento,
Meio Ambiente e Recursos Hídricos.

Área de concentração: Recursos Hídricos

Linha de pesquisa: Sistemas de recursos hídricos

Orientador: Luiz Rafael Palmier

Belo Horizonte
Escola de Engenharia da UFMG
2005
Câmara Júnior, Antônio Carlos
C172s Suporte à decisão para o planejamento agrícola utilizando algoritmos genéticos
[manuscrito] / Antônio Carlos Câmara Júnior. -- 2005
xviii,155 f. , enc. : il.

Orientador: Luiz Rafael Palmier

Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de
Engenharia.

Bibliografia: f. 122-128

Anexos: f. 129-155

1. Algoritmos genéticos - Teses. 2. Otimização matemática – Teses. 3.
Planejamento agrícola - Teses. 4. Recursos hídricos – Desenvolvimento – Teses. I.
Palmier, Luiz Rafael. II. Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de
Engenharia. III. Título.

CDU: 556.18 (043)
Ficha elaborada pelo Processamento Técnico da Biblioteca da EE/UFMG
FOLHA DE APROVAÇÃO.
DEDICATÓRIA

À memória da minha querida irmã
Elizângela, que sempre me
incentivou e figurou como uma
torcedora nas fases em que
participou da minha vida.
Saudades.

iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus e Nossa Senhora pela presença constante na minha vida.
Aos meus pais Antônio e Helenita que, com dedicação e amor, ajudaram a trilhar o meu
caminho com muito apoio e incentivo.
Aos meus irmãos Elizângela (in memória), Helder e Juliana que me fizeram sentir que o amor
fraternal supera qualquer barreira espacial.
A Andréia, minha fonte de amor e carinho, pelo companheirismo, pela compreensão e pela
força para enfrentar os desafios que me fazem crescer.
Um agradecimento especial à família: Carlos Alberto, Dorvina, Patrícia, Andréia, Luciana e
Vinícius por desempenharem um papel importante, em momentos que mais precisei, como
grandes incentivadores e carinho por mim dispensado.
Ao Professor Luiz Rafael Palmier, pela competente orientação, pelo incentivo, pela amizade e
pela compreensão de minhas limitações.
Ao Professor Mauro da Cunha Naghettini, pela indicação do orientador, pela amizade e
atenção demonstrada ao longo do curso.
Aos meus colegas do Programa de Pós-Graduação, pela amizade e pelo convívio. Em
especial, aos amigos Vinícius Roman, Alessandra Lima, Priscilla Moura, Célia Machado e
Juliana Felisberto pelas longas conversas e pelo espírito de companheirismo apresentado.
Aos professores e funcionários do Departamento de Engenharia Hidráulica e Recursos
Hídricos pelos ensinamentos e amizade ao longo do curso.
Aos meus novos e velhos amigos.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES, pela concessão
da bolsa de estudo.
i
À Empresa FAHMA Planejamento e Engenharia Agrícola Ltda. (Guilherme, Antônio
Humberto, Roque, Eudora e Deusa) por proporcionar os conhecimentos agronômicos, pelas
sugestões no processo de planejamento agrícola, pelo fornecimento de dados da região de
estudo e bibliografia, pelo apoio na revisão do texto, pela atenção dispensada no período da
pesquisa enfim, pela conquista de mais um ciclo de amigos.
Ao Professor da Universidade Federal de Viçosa, Everardo C. Mantovani, por conceder a
permissão de uso do Programa IRRIGA e pelas sugestões de bibliografia.
A todos da CODEVASF que dedicaram um pouco de seu tempo, contribuindo para a
execução deste trabalho, em especial as pessoas: Expedito José Ferreira – Chefe da Divisão de
produção; José Quirino Mendes Nobre – Chefe de Serviço de Acompanhamento e Avaliação;
Mônica de Melo Mendes – Bibliotecária; Júlio Caiser Drumond – Chefe de Serviço
Organização de Informática; Antônio Carlos Ramalho Marques – Chefe da Divisão de Meio
Ambiente e Pedro César Soares Maia – Chefe de Serviços de Administração Fundiária.
Aos amigos de república (Andrey, Bruno, Eduardo, Enio, Frederico, Homero, Vinícius), pelo
incentivo e amizade.

ii
RESUMO
O Norte de Minas Gerais tem na agricultura irrigada uma saída para o seu desenvolvimento.
No entanto, projetos de irrigação contêm muitos componentes que se inter-relacionam
formando um sistema complexo. A inadequada utilização dos sistemas de irrigação pode
limitar a produção agrícola, sendo fundamental a implantação de modelos que proporcionem
uma eficiência na utilização dos recursos disponíveis. Sendo os recursos hídricos limitados e
os econômicos e financeiros difíceis de obter, todo esforço para um planejamento agrícola
racional tem um interesse social real. Em vista disso, este trabalho apresenta a utilização de
um modelo para otimização da implantação de projetos de irrigação. O objetivo foi o de
comprovar a viabilidade de uso de um modelo de otimização baseado no método dos
Algoritmos Genéticos (AG) aplicados na maximização da renda esperada para culturas
perenes. Para tanto, utilizou-se um modelo de suporte à decisão para a agricultura irrigada,
programa IRRIGA, para estimar o consumo de água das diferentes culturas consideradas neste
estudo. Para tal, simulou-se a necessidade de irrigação das culturas para os sistemas de
irrigação por aspersão e localizada com o tipo de irrigação suplementar. Os resultados dessas
simulações deram origem a uma das variáveis de entrada, consumo diário de água das
culturas, para o modelo de otimização via AG, que foi utilizado para maximizar a renda da
propriedade agrícola em função da área utilizada para irrigação das diferentes culturas. O
modelo proposto foi aplicado em um lote típico empresarial, com área irrigável de 50 ha, da
Gleba C da primeira Etapa do Projeto de Irrigação do Jaíba. Neste sentido, os resultados
2
indicam a eficiência e eficácia da aplicação do método dos AG para resolver problemas de
alocação de recursos, apresentando-se, portanto, como uma importante ferramenta para
fornecer alternativas de planejamento agrícola aos tomadores de decisões.

iii
ABSTRACT
The North of Minas Gerais has in the irrigated agriculture an option for its development.
However, irrigation projects contain many components that are interrelated, forming a
complex system. The inadequate use of the irrigation systems can limit the agricultural
production, being fundamental the implementation of models that provide an efficient use of
the available resources. As the water resources are limited and the economical and financial
resources are difficult to obtain, all effort for a rational agricultural planning has a real social
interest. In view of that, this dissertation presents the use of a model for the optimization of
the implantation of irrigation projects. The objective is to demonstrate the viability of the use
of an optimization model based on the method of the Genetic Algorithms (AG) applied in the
maximization of the expected income for perennial cultures. For so much, a support model
was used for the irrigated agriculture, program IRRIGA, to estimate the consumption of water
of the different cultures considered in this study. For such, the needs of irrigated water of the
cultures were simulated for the overhead irrigations by aspersion and located with the type of
supplemental irrigation. The results of those simulations are one of the entrance variables –
the daily consumption of water of the cultures – for the optimization model through AG. The
method of AG was used to maximize the income of the agricultural property in function of the
areas used for irrigation of the different cultures. The proposed model was applied in a
managerial typical lot, with an area of 50ha of the Gleba C of the first Stage of the Jaíba
2
Irrigation Project. In this sense, the results indicate the efficiency and effectiveness of the
application of the method of AG to solve problems of allocation of resources, coming,
therefore, as an important tool to supply alternatives of agricultural planning.
iv