Validação do Dados

Version 2 (Marina de Freitas, 04/06/2018 08:21)

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h1. Validação do Dados
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O primeiro processo de validação dos dados foi feito durante o mestrado do colaborador Leonardo Sehn e os detalhes e resultados dessa análise podem ser conferidos em sua "Dissertação de Mestrado":http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5520/Dissertacao_Leonardo_Sehn_Monitoramento_Meteorologico_Colaborativo.pdf.
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A elaboração da análise estatística, o desenvolvimento do script para fundamentar a análise e a análise em si podem ser conferidos na tarefa #519.
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O processo de comparação foi feito por meio da instalação de uma EMM, a EMM Butiá INMET, próximo a uma estação oficial automática do INMET no Oitavo Distrito do INMET, no Jardim Botânico, em Porto Alegre.
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A EMM foi instalada no dia 22/01/2018 na finalização do Segundo Mutirão das EMM (Tarefa #484) e os dados comparados são os dados do dia *26/01/2018 a 09/02/2018*.
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h2. Comparações das Estatísticas
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Foram realizadas comparações para verificar se a divergência dos resultados obtidos com a EMM com relação à referência são maiores do que a acurácia informada nas fichas técnicas dos sensores ("DHT22":https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22.pdf e "BMP180":https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/BST-BMP180-DS000-09.pdf). Essas apurações foram feitas para diferentes recortes, como médias de faixas de hora e médias diárias. Com esse objetivo, também foi calculado o erro quadrático médio de cada um dos parâmetros.
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Os resultados obtidos foram os seguintes:
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* Temperatura com DHT22: 0.2779893
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* Umidade Relativa do Ar: 10.74063
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* Pressão Atmosférica: 1.786894
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* Temperatura com BMP180: 0.288641
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Portanto, o erro quadrático médio foi menor do que a acurácia dos sensores testados em todos os casos à exceção das medidas de umidade relativa do ar, para as quais o erro quadrático médio superou os 10 % de umidade relativa do ar.
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h3. Temperatura
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5158/Comparativo_Butia_INMET_temperatura_medias_horario_2018_01_26_2018_02_09.png!
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h6. Médias de temperatura por faixa de horário de 26 de Janeiro de 2018 a 09 de Fevereiro de 2018.
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5157/Comparativo_Butia_INMET_temperatura_diferenca_horario_2018_01_26_2018_02_09.png!
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As medidas de temperatura foram consideradas válidas, pelo fato de a diferenças entre ambos os sensores estar abaixo da acurácia dos sensores, que é de 0,5 grau celsius. 
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Mais informações sobre o DHT22 podem ser encontrados na página de "caracterização e calibração do DHT22":http://cta.if.ufrgs.br/projects/estacao-meteorologica-modular/wiki/Sensor_DHT22 . Detalhes e pesquisas sobre os abrigos meteorológicos podem ser encontrados na página "Abrigo Meteorrológico":http://cta.if.ufrgs.br/projects/estacao-meteorologica-modular/wiki/Abrigo_Meteorol%C3%B3gico .
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h3. Umidade Relativa do Ar
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5163/Comparativo_Butia_INMET_umidade_serie_completa_2018_01_26_2018_02_09.png!
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h6. Série completa das medidas de umidade relativa do ar de 26 de Janeiro de 2018 a 09 de Fevereiro de 2018.
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5153/Comparativo_Butia_INMET_umidade_medias_horario_2018_01_26_2018_02_09.png!
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h6. Médias de umidade relativa do ar por faixa de horário de 26 de Janeiro de 2018 a 09 de Fevereiro de 2018.
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5161/Comparativo_Butia_INMET_umidade_diferenca_horario_2018_01_26_2018_02_09.png!
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As medidas de umidade relativa do ar foram as que apresentaram diferenças mais expressiva, em especial nos períodos mais secos do dias, para os quais a EMM mediu valores mais baixos do que os medidos pela estação oficial. Dada a diferença, foram verificadas as medidas com a estação oficial manual do INMET, a princípio a referência mais confiável, para as quais as diferenças foram grande, porém menores. 
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5162/Comparativo_Butia_INMET_umidade_EMM_Auto_Manual_2018_01_26_2018_02_09.png!
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h6. Medidas com a EMM Butiá INMET em laranja, com a estação automática do INMET em azul e com a estação manual do INMET em amarelo
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E de fato, diferenças expressivas como 15 % foram observadas mesmo entre medidas das estações oficiais manual e automática. Um dos aprendizados deste trabalho é de que as medidas de umidade relativa do ar são desafiadoras e incertas, sendo compreensível que as medidas deste parâmetro tenham apresentado a maior divergência. 
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h3. Pressão Atmosférica
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5156/Comparativo_Butia_INMET_pressao_serie_completa_2018_01_26_2018_02_09.png!
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h6. Série completa das medidas de pressão atmosférica de 26 de Janeiro de 2018 a 09 de Fevereiro de 2018.
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5155/Comparativo_Butia_INMET_pressao_medias_horario_2018_01_26_2018_02_09.png!
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h6. Médias de pressão atmosférica por faixa de horário de 26 de Janeiro de 2018 a 09 de Fevereiro de 2018.
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5154/Comparativo_Butia_INMET_pressao_diferenca_horario_2018_01_26_2018_02_09.png!
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Por fim, as medidas de pressão atmosférica também foram consideradas válidas, pois a diferenças entre as medidas foi em média menor do que a acurácia do barômetro utilizado. Além disso, a curva da medida com ambas as estações meteorológicas é praticamente idêntica, sendo que ambas ficaram separadas por um desvio de menor de 2 hPa.
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As medidas de temperatura e de pressão atmosférica ficaram todas dentro da acurácia informada nas fichas técnicas de acordo com essas estatísticas geradas. O único parâmetro que divergiu foi a umidade relativa do ar. Os resultados dos erros quadráticos médios corroboram esta conclusão.
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h2. Testes de Correlação
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Também foram feitos testes de correlação para verificar se a correspondência entre os sensores usados na EMM e na estação oficial do INMET é forte ou não.
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Para os testes realizados, apenas as medidas de temperatura com o sensor DHT22 mostram correspondência forte com o sensor de referência e pode se dizer que seus comportamentos foram muito próximos. Embora haja correlação em todos os casos, a intensidade varia.
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/5497/correlacao_temperatura_dht_regressao_corrigida.png!
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h6. Gráfico de correlação das medidas de temperatura com o sensor DHT22 e com a estação oficial do INMET, acompanhado da regressão linear.
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h2. EMM x Estação Automática Oficial do INMET
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Foi gerado um gráfico com as medidas de temperatura com a EMM Butiá INMET e a estação oficial do INMET ao longo do dia 2 de Fevereiro de 2018 para comparar as taxas de registro de ambas as estações.
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!http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/5160/Comparativo_Butia_INMET_temperatura_taxas_registro_2018_02_02.png!
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h6. Gráfico com registros de temperatura da EMM Butiá INMET e da estação oficial do INMET no dia 2 de Fevereiro.
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h2. EMM OraProNobis CTA x EMM Butiá INMET
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Também foi gerado um gráfico com as medidas de temperatura com a EMM OraProNobis CTA e com a EMM Butiá INMET para o mesmo dia para comparar os dados de cada ambiente.
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h6. Gráfico com registros de temperatura da EMM OraProNobis CTA e da EMM Butiá INMET no dia 2 de Fevereiro.
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Em breve, mais detalhes expostos análises serão trazidos para esta página.