1 / 48

Ferramentas de Modelagem Ambiental

Ferramentas de Modelagem Ambiental. Dr. Tiago Garcia de Senna Carneiro TerraLAB - Laboratório INPE/UFOP para Simulação e Modelagem dos Sistemas Terrestres Fevereiro de 2010. Modelos Ambientais Dinâmicos Espacialmente explicitos.

isaura
Download Presentation

Ferramentas de Modelagem Ambiental

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Ferramentas de Modelagem Ambiental Dr. Tiago Garcia de SennaCarneiro TerraLAB - Laboratório INPE/UFOP paraSimulação e Modelagem dos SistemasTerrestres Fevereiro de 2010

  2. Modelos Ambientais Dinâmicos Espacialmente explicitos. Os modelos ambientais que nos interessam são dinâmicos e espacialmente-explicitos: • Modelos dinâmicos são capzes de representar mudança. • Modelos espacialmente-explicitos nos permitem estudar as trajetórias e os padrões espaciais dessas mudanças.

  3. Modelos Computacionais do Espaço Dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG) à Álgebra de Mapas

  4. Atuais Concepções do Espaços Campos Objetos • Componentes • matriz de valores categórícosou numéricos • coordenadas (x, y) • um atributo por célula • vizinhança (filtros) • Componentes • conjunto de geo-objetos • identificador único • vários atributos por células • operadores topológicos:, , , , toca, etc. realidade mapas de solo campo uma superfície ocupada por objetos discretos e identificáveis superfície contínua A maioria dos SIGs modelam a realidade geográfica como: campo ou objeto.

  5. Representações Computacionais do Espaços X,Y,Z • Matriciais (campo ): • Imagems • Grades numéricas • Grades celulares X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z X,Y,Z • Vetoriais (objeto): • Pontos • Linhas (e redes) • Poligonos (e triangulações)

  6. Arquitetura e Interface de um SIG Interface com o Usuario TerraView (INPE) Arquitetura TerraLIB (INPE) O Banco de Dado Geográfico é organizado em Planos de Informação

  7. Metodos de Análise Espacial • Análise dados vetoriais: • Análise de pontos: kernel, cluster • Análise de área: Moran, ... • Geoestatística: krigeagem ordinária, krigeagem por indicação • Análise de dados matriciais: • Filtros • Contrastes • Segmentação • Classificação

  8. Álgebra de Mapas “A dinâmica da simulação é representada pela realização de uma seqüência finita de operações algébricas sobre os mapas de entrada. O tempo não é considerado explicitamente.” • Tomlin (1990): • somente campos • Operações pontuais,de vizinhança e zonais • A linguagem LEGAL (199?): • campos e objetos • Integrada ao Spring • PCRaster (199?): • somente campos • possui o conceito de interação

  9. A linguagem PCRaster # <- este símbolo indica comentáriotimer 1 28 1; # 28 passos de simulaçãoinitial # cobertura de estações meteorológicas para toda a área RainZones = spreadzone(RainStations,0,1); # cria o mapa de capacidade de infiltração (mm/6horas), # com base no mapa de solos InfiltrationCapacity = lookupscalar(SoilInfiltrationTable,SoilType);dynamic # adiciona chuva à superfície de água (mm/6horas) SurfaceWater = timeinputscalar(RainTimeSeries,RainZones); # computa a inflitração atual e o overflow Runoff, Infiltration =accuthresholdflux, accuthresholdstate(Ldd,SurfaceWater,InfiltrationCapacity); # saída: escoamento de para cada passo da simulação report LogRunoff = log10(Runoff+0.001);

  10. A Lingagem LEGAL do software SPRING

  11. Dinâmica-EGO (Environment for Geoprocessing Objects)

  12. Animal Movement: plugin for ArcGIS The Analysis of Telemetry Data in GIS Environment

  13. Analise Estatistica: Animal Movement Histogramas

  14. Spider Diagram: Animal Movement Media Harmonica Media Aritmética Usando areas predefinida Calcula o centro das ocorrências.

  15. Rotas: Animal Movement

  16. Area de vida: Animal Movement Kernel Poligono convexo

  17. Functions: Animal Moviment s

  18. Plataformas baseadas em Teoria Geral de Sistemas

  19. Teoria Geral de Sistemas • Provê uma classificação unificada para o conhecimento científico disponivel. • Enunciada pelo biólogo Ludiwig Von Bertalanffy: • 1920’s: primeiros desenvolvimentos • 1937: Charles Morris Philosophy Seminar, University of Chicago • 1950: “An Outline of General Systems Theory”, Journal for the Philosophy of Science • Cientistasqueintroduziram a TGS nassuasdisciplinas: • Parsons, a sociologist (1951)‏ • J.G Miller a Psychiatrist & Psychologist (1955)‏ • Boulding, an economist (1956)‏ • Rapoport. A mathematician (1956)‏ • Ashby, a bacteriologist (1958)‏

  20. Concepção da Realidade • A realidade é formada por sistemasqueagemcomomódulosorganizadoshieraquicamente. • Sistemassão estoques de energia: pura, matériaouinformação. • Sistemasestãoimersosem um ambiente. • Fluxososconectam e transportamenergia de um sistemapara o outro . Ambiente Sistema 2 Sistema 1 Sistema 3 Sistema 4

  21. Aplicações Atmosfera Atmosfera Ciclo antropogênico do CO2 fixação chuva evaporação Floresta Solo Ciclo da Água Camada1 Subbosque Oceano queima Arvores Camada2 • Fluxossão descritos comofunçõesreais (regras): • Discretas ou Contínuas • DeterminísticasouEstocáticas • Booleanas ou Fuzzy • Estacionárias ou Adaptativas drenagem infiltração Rio

  22. Vantagens e Desantagens • Vantagens: • Princípiossimples e sólidos: • Modularidade: todosistema é umacaixa-preta, suasaídadependesomentedaentrada • OrganizaçãoHierarquica: sistemassãorecursivamenteformadopor sub-sistemasque, porsuavez, sãoforamdoporoutrossistemas. • Excelente abordagem para modelar mudançasemquantidades • Desvantagens: • Como modelar mudanças em: • Localizações • Propriedade de objetos • Indivíduos • Sociedades

  23. Ferramentas de Modelagem Baseadas em Teoria Geral de Sistemas • Dinamo • Vensim • Smile • STELLA

  24. SME - Spatial Modelling Environment

  25. Plataformas baseadas em Agentes

  26. Representations Communication Communication Action Perception Environment Agent-Based Modelling Goal Gilbert, 2003

  27. Agents are… Identifiable and self-contained Goal-oriented • Does not simply act in response to the environment Situated • Living in an environment with which interacts with other agents Communicative/Socially aware • Communicates with other agents Autonomous • Exercises control over its own actions

  28. Swarm

  29. Repast

  30. Netlogo

  31. Netlogo

  32. Plataformas baseadas em Automatos Celulares

  33. Kenge = Swarm + Cellular Automata + GIS

  34. Geonamica

  35. TerraME: um software publico de suporte a modelagem ambiental Nested-CA: um modelo de computação hibrido

  36. Ambiente de Modelagem TerraME

  37. GIS Integração com SIG

  38. TerraME C++Framework C++ Signal Processing librarys C++ Mathematicallibrarys C++ Statisticallibrarys TerraME: Arquitetura de Software RondôniaModel dynamicaModel RICKSModel CLUEModel TerraML Language TerraMLCompiler TerraML Virtual Machine TerraLib

  39. GIS Carregamento de dados em TerraME -- Loads the TerraLib cellular space csCabecaDeBoi = CellularSpace { dbType = "ADO", host = "amazonas", database = "c:\\cabecaDeBoi.mdb", user = "", password = "", layer = "cellsSerraDoLobo90x90", theme = "cells", select = { "altimetria", "qtdeAgua", "capInf" } } csCabecaDeBoi:load(); csCabecaDeBoi:loadNeighbourhood(“Moore_SerraDoLobo1985");

  40. Escala 1 Escala 2 ? Escala 1.1 Scale 1.2 Escala 1.1.1 entrada saida retroalimentação TerraME: Requisitosde Suporte à MúltiplasEscalas • Comportamento modular (caixapreta) • Organizaçãohierárquica • Escala = tempo + espaço + comportamento • Multiplasextensões e resoluçõesemcadadimensão • Retroalimentações(feedbacks) inter- and entre- escalas

  41. O Conceito de Escala Scale é um conceitogeralqueinclui as dimensõesespacial, temporal e comportamentalutilizadaparamensurarqualquerfenômeno, sistema, ator, entidadeouprocesso. Extensão se refere a magnitude damedida. Resolução se refere a granularidadedamedida. (Gibson et al. 2000)

  42. joão maria homens mulheres Escala: Extensão e Resolução Extenção refere-se à magnitude das medições. TEMPO ESPAÇO COMPORTAMENTO Resolução refere-se à granularidade das medições.

  43. Nested-CA: Escalas Aninhadas Escala 1 pai up-scaling down-scaling filho Escala 2

  44. A estrutura do Espaço é não-homogênea Escalas Aninhadas Modelos em múltiplas camadas (escalas). Partições do Espaço podem ter Escalas diferentes.

  45. Rondônia: cada assentamento do INCRA é modelado como uma Escala Fonte: Isabel Escada (INPE)

  46. TerraME suporte a Múltiplas: Escalas e Representacoes do Espaço • 2 Submodels (2 different scales): • Demand Model: how much change? • 1 Cellular Space: the Legal Amazon States • 1 Cellular Space: the Legal Amazon roads • Allocation Model: where the change will take change? • 1 Cellular Space: the sparse squared cells. How much? Where?

  47. 1. Get first pair 2. Execute the ACTION 1. 2. 3. Timer =EVENT 3. 1:42:00 1:38:07 1:32:10 1:32:00 Mens.4 Mens. 3 Mens. 1 Mens. 2 4. return value . . . true 4. timeToHappen += period y cobertura t coberturea estado do agente estado do autômato x Nested-CA emTerraME: múltiplosparaparadigmas de modelagem DEVS AMBIENTE ou ESCALA GPM INDIVÍDUO CAMPO TRAJETÓRIA

  48. Obrigado… Perguntas? Mais informações em: www.terralab.ufop.br www.terrame.org

More Related