análise mulicriterios

GEOPROCESSAMENTO NOS DIAGNSTICOS E PROGNSTICOS DE REAS DE INTERESSE ESPECIAL AO NA REA DE INFLUNCIA DAS LINHAS DE TRANSMISSO DA CEMIG ESTUDO DE CASO DA RMBH

Ana Clara Mouro Moura

Universidade Federal de Minas Gerais Escola de Arquitetura, Depto Urbanismo

Rua Paraba 697, Savassi, Belo Horizonte MG, CEP 30130-140 [email protected]

Carlos Alberto Moura

CEMIG Companhia Energtica de Minas Gerais CEMIG-GE

Av. Barbacena 1200, Santo Agostinho, Belo Horizonte-MG, CEP 30123-970 [email protected]

Sheyla Aguilar de Santana

Coffey Information Av. Afonso Pena, 3924 - cj 206 - Cruzeiro - Belo Horizonte - MG - Cep 30130-009

[email protected]

Lucas de Souza Lanna CEMIG Companhia Energtica de Minas Gerais

CEMIG-GE Av. Barbacena 1200, Santo Agostinho, Belo Horizonte-MG, CEP 30123-970

[email protected]

rsula Caroline de S G Azevedo CEMIG Companhia Energtica de Minas Gerais


Paula Moreira B Loureno

CEMIG Companhia Energtica de Minas Gerais CEMIG-GE


RESUMO

O estudo visa explorao e otimizao de tcnicas de geoprocessamento na caracterizao e anlise do uso e ocupao do solo nas proximidades de linhas de transmisso de energia eltrica da CEMIG, com vistas a identificar reas de interesse prioritrio para o acompanhamento da dinmica de ocupao, e para a construo de estudos preditivos das possibilidades de transformao nessas reas. Faz parte de aes do projeto Geomape, que engloba construo de bases de dados detalhados sobre a regio das linhas de transmisso. Promove a estruturao de ampla base de dados, com variveis que caracterizam as condies ambientais e antrpicas da ocupao do solo nas reas de influncia das linhas de transmisso na Regio Metropolitana de Belo Horizonte, entre as quais citamos infra-estrutura, densidade e tipo de ocupao, condies topogrficas, fatores de acessibidade, dados scio-econmicos, reas de expanso urbana, entre outros. Estrutura Sistema de Informaes Geogrficas para consultas e anlises espaciais. A partir da coleo de dados aplica modelos de rea de influncia de ocorrncia espacial de atividades, de estudos de correlaes de variveis e de combinao de variveis. Aplica modelos de anlise espacial baseada na metodologia de Multicritrios abordando procedimentos guiados por especialistas (knowledge driven evaluation) e procedimentos estatsticos segundo o comportamento dos dados (data driven evaluation), entre os quais o Expert System, a Assinatura

XXIV Congresso Brasileiro de Cartografia - Aracaju - SE - Brasil, 16 a 20 de maio de 2010

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e a Minerao de Dados (data mining). Por se basear em estudo de explorao metodolgica de anlise multicritrios objetivando ampliar a sua aplicao para todo o estado de Minas Gerais, gera quatro snteses segundo quatro procedimentos metodolgicos diferentes, com vistas a validar resultados e identificar os procedimentos de menores investimentos em tempo e custo operacional. Os resultados obtidos so mapas de distribuio potencial de reas de interesse para as observaes e atenes da empresa, assim como a caracterizao de suas condies quanto ao uso.

Palavras chaves: Geoprocessamento, Anlise multicritrios, estudos diagnsticos e prognsticos, LTs

ABSTRACT

The study aims at the exploration and optimization of geospatial technologies in the characterization and analysis of the use and occupation of land near transmission lines Cemig's electricity, with a view to identifying areas of priority interest for monitoring the dynamics of occupation and as for the construction of predictive studies of the possibilities of transformation in these areas. Part of the project actions Geomap, which includes other actions to build detailed databases about the area of transmission lines, the actions reported in this article refer to planning actions on the region of transmission lines. It promotes broad-based structuring of data, with variables that characterize environmental conditions and the anthropogenic land cover in the areas of transmission lines in the metropolitan region of Belo Horizonte, among which we mention the infrastructure, density and type of occupation , topographical conditions, accessibility factors, socio-economic areas of urban expansion, among others. It structures Geographic Information System for queries and spatial analysis. From the collection of data the models identify areas of occurrence of space activities, studies of correlations of variables and combining variables. Apply models of spatial analysis based on Multicriteria methodology for addressing procedures guided by experts (knowledge driven evaluation) and statistical procedures according to the behavior of the data (data driven evaluation), including the Expert System, the Signature and Data Mining (Data Mining ). By relying on the study of methodological exploration of multi-criteria analysis aiming to expand its application to the entire state of Minas Gerais, generates four summaries in four different methodological procedures, in order to validate results and identify the procedures less investment in time and operating cost. The results are distribution maps of potential areas of interest to the comments and attention from the company, as well as the characterization of conditions for the use. Keywords: Geoprocessing, Multicriteria analysis, diagnostic and prognostic studies, LTs

1 INTRODUO

O estudo visa explorao e otimizao de

tcnicas de geoprocessamento na caracterizao e anlise do uso e ocupao do solo nas proximidades de linhas de transmisso de energia eltrica da CEMIG, com vistas a identificar reas de interesse prioritrio para o acompanhamento da dinmica de ocupao, assim como para a construo de estudos preditivos das possibilidades de transformao nessas reas.

O projeto, denominado Geomape, engloba outras aes de construo de bases de dados detalhados sobre a regio das linhas de transmisso, com o apoio de geotecnologias de ponta para a elaborao de cadastros de alta preciso. Como parte do projeto maior, as aes relatadas pelo presente artigo se referem a aes de planejamento sobre a regio das linhas de transmisso.

O projeto Geomape tem como objetivos a gerao de relatrios e caracterizaes das reas das linhas de transmisso com para aes de planejamento e gesto. Entende-se gesto como o conjunto de aes em menores dimenses territoriais e temporais: o cotidiano, baseado em cadastros detalhados e em procedimentos de intervenes. Por outro lado, o planejamento visa aes em maiores dimenses territoriais e temporais, para definio de objetivos e metas. Entende-se que ambas as aes, de

planejamento e gesto, so fundamentais para a empresa, sendo que a primeira define as grandes metas e objetivos, e a segunda estabelece como atuar localmente e de imediato para se obter os resultados esperados.

As aes de planejamento abordam, sobretudo, o estudo das condies das faixas de domnio das linhas de transmisso e seus entornos imediatos, mais especificamente de 250 metros de distncia para cada lado do eixo. Os procedimentos incluem a identificao das reas invadidas e das reas passveis de invaso por terceiros, definindo reas de ateno especial. A caracterizao das reas foi obtida pelo mapeamento de variveis, com o apoio do geoprocessamento, relativa aos temas de uso do solo, relevo, densidade de ocupao, sistema virio, condies topogrficas, cobertura vegetal, condies scio-econmicas, entre outras.

A metodologia se baseou na construo de bases cartogrficas e na integrao das informaes atravs da lgebra de mapas conhecida como Anlise de Multicritrios. Como regio de estudo, foi inicialmente selecionada uma rea-piloto dentro de Belo Horizonte, para a qual foi construdo o roteiro metodolgico. Uma vez realizado o primeiro estudo, o projeto se estendeu para a Regio Metropolitana, com os ajustes necessrios para o incremento da complexidade espacial da rea.


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O piloto foi executado em dois traados por um total de 12 km aproximadamente, na Regio Metropolitana de Belo Horizonte, nas linhas LT1 e LT2 BH Bonsucesso Sion e LT1 e LT2 BH Bonsucesso Gutierrez. O projeto na Regio Metropolitana de Belo Horizonte complexa rede de LTs (linhas de transmisso) que atende rea, totalizando 1.173 km de LTs de circuito simples e de 147 km de LTs de circuito duplo, em uma rea de trabalho de 532 km ao longo de 31 municpios.

O resultado do projeto maior avaliado tanto em termos tcnico-metodolgicos, como pela ampla caracterizao das reas segundo as variveis que as compem e a produo de snteses que configuram perfis sobre a rea. As snteses estabelecem uma classificao de reas prioritrias para a observao, atravs dos graus de prioridade alto, mdio a alto, mdio, mdio a baixo e baixo interesse de cuidados espaciais e ateno por parte da empresa. Quanto ao resultado tcnico- metodolgico, o projeto permitiu a explorao de mtodos e tcnicas de geoprocessamento com o objetivo de confirmar pareceres, cotejar diferentes propostas de roteiro metodolgico, calibrar e validar resultados.

2 BASE CONCEITUAL - ANLISE DE MULTICRITRIOS

Segundo Moura (2003) a Anlise de

Multicritrios um procedimento metodolgico de cruzamento de variveis amplamente aceito nas anlises espaciais. Ela tambm conhecida como Anlise Hierrquica de Pesos. O procedimento baseia-se no mapeamento de variveis por plano de informao e na definio do grau de pertinncia de cada plano de informao e de cada um de seus componentes de legenda para a construo do resultado final. A matemtica empregada a simples Mdia Ponderada.

O emprego da Mdia Ponderada cria um espao classificatrio, ordinal, que pode ser tambm entendido como uma escala de intervalo. Esse processo pode tambm ser utilizado em escala nominal, desde que os eventos sejam hierarquizados segundo algum critrio de valor. A ponderao deve ser feita por conhecedores dos fenmenos e das variveis da situao avaliada, ou pelo conhecimento prvio de situaes semelhantes. Nesse processo, a possibilidade de se ponderar de modo inadequado uma situao o inverso do nmero de ponderaes atribudas.

O mtodo Delphi (ou a consulta a especialistas) na obteno dos pesos e notas baseia-se na escolha de um grupo multidisciplinar de especialistas, que conheam bem o fenmeno e melhor ainda se conhecerem bem a realidade espacial onde ele se localiza. A esses especialistas solicitado que hierarquizem ou coloquem as variveis (ou planos de informao) em ordem de importncia para a manifestao ou ocorrncia de fenmeno estudado.

Outra forma de atribuio de pesos a construo de anlises baseadas por estatstica, de modo a identificar as situaes nas quais exista baixa correlao entre as variveis, e alta correlao com o fenmeno ou ocorrncia a ser explicado. Isto porque se existe altas correlaes entre as variveis, ambas estariam contribuindo da mesma forma para a explicao do fenmeno ( como se uma substitusse a outra na anlise, e a incorporao de ambas no faria diferena).

Contudo, importante observar que embora existam mtodos e tcnicas para tirar do especialista a responsabilidade de atribuir todos os valores numricos da anlise, representados pelos pesos e notas dos planos de informao e de seus respectivos componentes de legenda, sempre haver um nvel de subjetividade. Sempre haver a necessidade de indicar uma hierarquia entre variveis (que se somam em 100%) ou os pesos de suas subdivises (que recebem grau de pertinncia de 0 a 10). No existe pesquisa sem um pequeno trao de subjetividade, pois a prpria escolha de um modelo j a opinio de um especialista segundo um olhar sobre a realidade espacial.

2.1 Os modelos de Anlise Espacial na aplicao da metodologia de Anlise de Multicritrios

A metodologia de anlise espacial baseada

em cruzamento de planos de informao em formato matricial comea com a montagem da base de dados e a espacializao destes em mapas georreferenciados. Uma vez montados os mapas, ou planos de informao, h aplicativos que disponibilizam ferramentas para procedimentos diagnsticos e procedimentos prognsticos. Os procedimentos diagnsticos caracterizam-se pela anlise da situao espacial vigente, enquanto os prognsticos, somando-se aos conhecimentos dos diagnsticos, permitem antever situaes e construir propostas de interveno ambiental (XAVIER-DA-SILVA, 2001).

Ao longo dos processos de anlise, sempre que so produzidas snteses ou avaliaes segundo algum critrio, os mapas obtidos devem ser verificados segundo algum dos procedimentos:

- Identificao de reas cujas caractersticas so bastante conhecidas e verificao da classificao por elas obtida no mapa.

- Uso de outras classificaes ou mapeamentos de situaes especficas, elaboradas por outros pesquisadores, como modo de comparao com os resultados obtidos.

- Realizao de trabalho de campo para verificao de certas classificaes e ocorrncias surgidas nas anlises.

- Consultas aos conhecedores da realidade espacial analisada.

Quando necessrio, diante das verificaes citadas, as avaliaes devem ser refeitas com nova escolha de variveis, ou mudanas em seus pesos e ou atribuio de novas notas aos componentes de legenda.


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3. MAPEAMENTO DAS CARACTERSTICAS ESPECIAIS DAS FAIXAS DE DOMNIO DE LINHAS DE TRANSMISSO DE ENERGIA ELTRICA NA RMBH

A montagem da base de dados segue o

seguinte roteiro: a) Definio das variveis de mapeamento,

fontes e dados disponveis e novos dados a serem gerados;

b) Definio das escalas de mapeamento de cada varivel;

c) Escolha da unidade territorial de integrao dos dados, o que significa a dimenso do pixel e definio da matriz de representao.

d) Reamostragem dos planos de informao para a resoluo definida no item anterior;

e) Montagem da base de dados cartogrfica e alfanumrica;

Uma vez composta a base de dados, que so planos de informao na forma de mapas, tabelas e imagens, estruturado o SIG (Sistema de Informaes Geogrficas), segundo o roteiro:

a) Associao de dados alfanumricos e composio de consultas temticas de interesse para o estudo e para o processo de modelagem;

b) Montagem do SIG contendo planos de informao em diferentes formatos de arquivamento (vetorial ou raster) mas, sobretudo, com planos que sero utilizados nos modelos de anlise espacial em formato raster (matricial);

c) Construo de mapas temticos relativos a consultas e distribuio dos fenmenos no territrio.

Uma vez estruturado o SIG, aplicado o modelo de anlise espacial denominado Anlise de Multicritrios segundo o roteiro:

a) Verificao da escolha de variveis de mapeamento conferncia junto a especialistas e conhecedores do fenmeno sobre a possibilidade de insero de novos planos de informao;

b) Aplicao de mtodo Delphi para hierarquizao dos pesos das variveis de anlise;

c) Aplicao de mtodo estatstico de Anlise Hierrquica de Pesos, Expert System (Sistema Especialista) e Data Mining (minerao de dados) para atribuio de pesos s variveis.

O resultado da anlise de multicritrios a gerao de um mapa de distribuio hierrquica dos interesses, que define cada posio do territrio segundo o seu grau de importncia para as aes de observao e acompanhamento pela empresa. Contudo, o processo exige validao dos resultados, segundo os procedimentos:

a) Verificao e validao dos resultados obtidos atravs de conferncia dos dados por verificao na imagem de alta resoluo ou por comparao a situaes conhecidas.

b) Os produtos gerados caracterizaram zoneamentos segundo diferentes variveis ambientais,

com identificao de situaes especiais que caracterizam a rea analisada, segundo conflitos, potenciais, riscos e prioridades de interveno.

3.1 Composio do Banco de Dados

Foram trabalhadas bases de dados vetoriais,

alfanumricos (tabelas) e de imagens de alta resoluo com vistas ao cruzamento das variveis e construo dos mapas de potencial de interesse espacial. A primeira etapa de todo projeto na rea de geoprocessamento reunir a base de dados disponveis e compatibiliz-las. Como estamos trabalhando com dados produzidos por diversas instituies, foi necessrio padronizar as unidades territoriais de integrao, a projeo cartogrfica e a escala dos dados trabalhados. A projeo escolhida foi a UTM, Sad 69, fuso 23. Algumas informaes foram trabalhadas por setores censitrios, dados pontuais, dados lineares (infra-estrutura), pixel (imagens) e outras a partir do modelo digital de elevao resultante do trabalho de extrao do Modelo Digital de Terreno a partir de imagens do satlite ASTER. Camadas de informao geradas:

a) Distribuio de infra-estrutura: Servio de Abastecimento de gua por Rede Geral, Servio de Esgotamento Sanitrio por Rede Geral, Servio de Coleta de Lixo por Servio Pblico, Servio de Fornecimento de Energia Eltrica. As informaes foram representadas por setor censitrio ou por superfcie de distribuio dos servios (mapas de Kernel) identificando as reas mais bem servidas at as mais mal servidas de infra-estrutura na regio.

b) Acessibilidade Viria: mapa construdo a partir da classificao da concentrao de vias urbanas e estradas, sendo as ltimas separadas em pavimentadas e no-pavimentadas. As informaes foram construdas a partir da vetorizao de imagens de satlite de alta resoluo, a Quickbird. A partir dos eixos virios foram traados buffers, que so faixas de distncia, de modo que a superfcie gerada permite avaliar o grau de acessibilidade em cada ponto de territrio.

c) Servios Urbanos: distribuio de comrcio, prestao de servios, indstria e servios de uso coletivo a partir de dados associados aos postes da CEMIG. A densidade de Kernel foi utilizada para gerar a superfcie de proximidade distribuio de um ou mais servios urbanos. Para classificar os ramos de atividades dentro desses quatro grupos foi utilizado como referencia uma tabela apresentada pelo Plano Diretor e Lei de Parcelamento, Ocupao e Uso do Solo de Belo Horizonte.

d) Densidade Populacional e de Implantao de Edificaes: distribuio da populao e das edificaes na rea. O dado de densidade populacional foi trabalhado a partir dos setores censitrios e da tabela do Censo de 2000. J a densidade de implantao das edificaes foi obtida a partir da classificao das imagens de alta resoluo.


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e) Declividades (Condies Topogrficas): A declividade foi extrada das imagens de satlite ASTER. O procedimento promoveu a construo de modelo digital de elevao e posterior elaborao de mapa temtico nas faixas de declividade indicadas para a caracterizao das condies topogrficas em faixas que seguem a Lei Federal 6766/79, que define reas de restrio ocupao urbana.

f) Condies Socioeconmicas foram mapeadas as distribuies espaciais de renda mdia familiar e de escolaridade, ambas a partir de setores censitrios e dados do IBGE.

g) Proximidade a Vilas e Favelas: varivel mapeada atravs da classificao de imagens de alta resoluo e pela construo de buffers ou faixas de domnio destas ocorrncias.

h) Padro de Vegetao: mapeamento foi feito atravs da separao por tipologias de vegetao arbrea, arbustiva, rasteira, cultivo e solo exposto a partir da classificao das imagens QuickBird.

i) Uso e Cobertura do Solo: mapeada atravs da vetorizao das imagens de alta resoluo (QuickBird, Ortofotos e WordView), segundo as chaves de classificao: favelas, alta densidade urbana, mdia densidade urbana, baixa densidade urbana, grandes estruturas da paisagem, solo exposto, vegetao rasteira, vegetao arbrea, vegetao arbustiva, cultivo, minerao, subestaes da Cemig, cursos dgua e vias.

j) Eixo de Expanso Urbana: obtido atravs da classificao e comparao de imagens do satlite Cbers de 2001 e 2007.

k) Proximidade ao permetro urbano: construda a partir da classificao das imagens de satlite Cbers de 2007. importante lembrar que o conceito de permetro urbano a diviso poltico- administrativa arbitrada pelas Cmaras Municipais, de modo que o objetivo no trabalho era de identificao dos contatos de concentrao de ocupaes antrpicas.

l) Proximidade s subestaes: classificao do uso e cobertura do solo nas imagens QuickBird.

m) Proximidade s Grandes Estruturas da Paisagem: vetorizadas a partir das imagens de alta resoluo. Elas so compostas por grandes galpes, estacionamentos, campos de futebol, clubes, indstrias, escolas, hospitais e outras estruturas que se destacam na paisagem pelo seu poder de atratividade.

n) Fiscalizao: mapeia as rotas de fiscalizao das linhas de transmisso e suas periodicidades. 3.2. Anlise de Multicritrios

A anlise de multicritrios consiste na

combinao de variveis, por processo de lgebra de mapas, visando composio de uma sntese que traduza algum potencial que se deseje investigar. No presente estudo a investigao sobre a hierarquizao de reas de interesse especial para a CEMIG.

Uma vez estruturada a coleo de dados so construdos planos de informao raster (matrizes compostas por n linhas e m colunas definas pelo retngulo de envolvncia da rea de trabalho e pelo pixel ou clula de anlise, conhecido tambm como unidade territorial de integrao de dados.

Na seqncia estes planos de informao devem ser combinados segundo mdia ponderada de pesos e notas. A atribuio destes pesos e nota etapa fundamental do processo e foi motivo de muitas investigaes, que apresentamos a seguir. Foram atribudos valores pelos mtodos de Knowledge Driven Evaluation e pelo mtodo de Data Driven Evaluation (Bonham-Carter, 1994).

3.2.1 Aplicao do mtodo Delphi para integrao das variveis Knowledge Driven Evaluation

O mtodo Delphi na obteno dos pesos e

notas baseia-se na escolha de um grupo multidisciplinar de especialistas, que conheam bem o fenmeno e melhor ainda se conhecerem bem a realidade espacial onde ele se localiza. A esses especialistas solicitado que hierarquizem ou coloquem as variveis (ou planos de informao) em ordem de importncia para a manifestao ou ocorrncia de fenmeno estudado. Exemplo: para a gerao do mapa de Potencial de Riscos, qual a ordem de importncia das variveis escolhidas? Uma vez recebidas respostas do grupo, realiza-se a seleo da mdia e a indicao do predomnio nas manifestaes. O especialista ento recebe o resultado da consulta e solicitado a rever suas posies caso ele tenha firmeza das suas escolhas, mantm suas respostas, mas caso ele decida ajustar suas avaliaes diante da resposta do grupo, ele manifesta nova opinio. Assim feito por 2 rodadas, mas h situaes em que se aplicam 3 rodadas. (Moura, 2009).

Inicialmente foi realizada palestra explicativa sobre o mtodo, seus procedimentos e objetivos, ilustrados com o exemplo do piloto desenvolvido no projeto anterior. A partir desta palestra a CEMIG estruturou a lista de pessoas que iriam participar do questionrio Delphi, cujo objetivo a maximizao de consenso e contemplar diferentes vises sobre o tema. Estes participantes receberam um email informando a relao de variveis contempladas no projeto piloto, a partir da qual eles deveriam responder sobre a manuteno daquelas variveis, assim como a insero de novas variveis.

Foi organizada uma lista de variveis a partir da justificativa de seus usos e verificaes de condies para a realizao deste mapeamento. Estabelecida a lista, a segunda etapa consistiu em pedir aos participantes opinarem sobre a importncia de cada varivel para a composio de uma rea de interesse especial para observao pela empresa, indicando valores de 0 a 10, sendo 0 a indicao de que a varivel teria importncia mnima e 10 que a varivel teria alta


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relao com as reas que devem ser mais bem observadas.

Os participantes receberam a tabela resultante da etapa 2, sem identificao dos demais participantes, e contendo a mdia e a moda das opinies. A terceira etapa do processo consistiu em verificar se eles mantinham as opinies ou gostariam de rever suas sugestes a partir da informao da mdia e da moda. Cerca de metade dos participantes ajustaram suas opinies. O objetivo evitar que sejam dadas notas ao acaso e que a pessoa tenha a oportunidade de conhecer o pensamento do grupo para se posicionar em relao maioria.

Uma vez recebidas as opinies de reviso dos participante, nova mdia e moda so computados e elaborada a tabela final de valores atribudos a cada varivel. Realizada esta sntese, aplicado o fatiamento dos valores pela a estatstica de Quebra-Natural (Natural Breaks) para que o conjunto de variveis seja dividido entre aquelas que tm alta, mdia a alta, mdia, mdia a baixa ou baixa importncia, segundo os especialistas, quanto ao interesse de cuidados especiais pela empresa

As variveis indicadas pelo grupo foram estruturadas em 20 camadas de informao, e transformadas em matrizes de dados configuradas como superfcies potenciais de distribuio de cada varivel. Segundo Moura (2009) o primeiro passo a composio de uma base de dados cartogrficos, composta na forma de planos de informao e que devero ser conjugados nas aplicaes de modelos de anlise espacial, pode ser realizada em formato vetorial ou matricial, mas h fortes tendncias para o predomnio das operaes dos modelos em formatos matriciais (raster). A questo se justifica pela relao de topologia implcita ao processo matricial, o que no s otimiza o cruzamento de dados, como tambm condio sine qua non em alguns modelos.

importante definir a unidade territorial de integrao das anlises, o que significa a escolha da resoluo dos planos de informao e, conseqentemente, a resoluo ou preciso espacial das anlises geradas. No presente estudo a resoluo espacial adotada foi de 5 metros. Os valores de cada posio da matriz, que correspondem a uma posio territorial, foram reclassificados segundo o grau de importncia. Uma vez construdas as superfcies potenciais ou camadas de informao elas so sintetizadas pela mdia ponderada em processo de lgebra de mapas, conforme o procedimento:

Sendo: Aij a posio na matriz de anlise

(linha/coluna), ou do pixel no mapa; n nmero de mapas ou camadas de

variveis cruzadas;

Pk pontos percentuais ou peso atribudo ao mapa ou camada de varivel k;

Nk graus de influncia (de 0 a 10) da tipologia da varivel para o risco final avaliado

O emprego da Mdia Ponderada cria um espao classificatrio, ordinal, que pode ser tambm entendido como uma escala de intervalo. Foi estruturada tabela que relaciona as variveis combinadas e seus respectivos pesos, e o produto deste cruzamento foi um mapa geral de classificao da rea, apresentado na figura 1.

3.2.2 Aplicao do mtodo de Minerao de Dados e Assinatura Data Driven Evaluation

O mtodo de combinao de variveis por multicritrios indica duas formas de obteno de pesos e notas para indicao do grau de pertinncia de cada uma delas no conjunto da sntese: pelo Knowledge Driven Evaluation (pela opinio dos especialistas) e pelo Data Driven Evaluation (pelo comportamento dos dados). Os processos no so excludentes, mas sim complementares, pois resultam em vises diferentes sobre o mesmo estudo.

No Knowledge Driven Evaluation o objetivo extrair da experincia dos especialistas a indicao da lista de variveis de interesse para o fenmeno, assim como o comportamento das variveis. H diferentes mtodos para se obter a sntese das vises dos especialistas, com o objetivo da busca de maximizao de consenso. No presente trabalho optou-se pelo mtodo Delphi para a realizao da consulta e sntese dos dados a partir das entrevistas aos especialistas.

No Data Driven Evaluation o objetivo extrair dos dados a relao das variveis que tornam as reas de interesse para a observao devido ao risco de invaso. No presente estudo este processo foi realizado em trs abordagens: Assinatura nas reas invadidas e anlise dos resultados e seleo das variveis mais significativas no surgimento do fenmeno pelo Expert Choice, e uma ltima abordagem por Data Mining, visando a validao final dos resultados. a) Assinatura:

Foram identificadas 254 localizaes de

invases confirmadas, e ali foram marcados pontos destas ocorrncias. Da mesma forma, foram selecionadas 254 outras localidades onde foi confirmada a no-invaso, e marcados pontos destas ocorrncias. Uma vez construda a coleo de pontos, foram construdos buffers (reas de influncia) de 15 metros de raio ou 30 metros de dimetro a partir deles, e realizadas a Assinatura em cada camada para identificao do comportamento das variveis naquelas localizaes. O resultado o predomnio, por rea, de cada componente de legenda das variveis mapeadas.

A interpretao da tabela de assinaturas nos permite identificar quais variveis so mais relevantes para a ocorrncia do fenmeno, assim como quais


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componentes de legenda (caracterizao das variveis) so mais relevantes para a ocorrncia do fenmeno. A interpretao dos resultados de uma Assinatura deve seguir os procedimentos:

- Assinar pontos ou localidades onde o fenmeno que nos interessa foi confirmado, mas importante assinar tambm toda a rea de estudo para conhecer o comportamento das variveis de um modo geral.

- Analisar os resultados sempre de fenmeno confirmado frente s caractersticas gerais do conjunto.

- Hierarquizar a importncia da varivel ou mapa para caracterizao de fenmeno. Observar se o fenmeno acontece em qualquer situao (se h valores semelhantes em todas as legendas do mapa) daquela varivel, ou se h o predomnio de uma ou mais legendas. Quando a distribuio homognea, aquela varivel ou mapa no til para destacar reas potenciais para o fenmeno, mas se predominam componentes de legenda na distribuio, aquela varivel ou mapa deve ser considerado.

- Uma vez escolhidas as variveis ou mapas que sero empregados, os valores obtidos na assinatura devem nos ajudar a atribuir pesos e notas. feita a ordenao de importncia observando estes valores.

construda nova tabela de relao de pesos para as variveis e realizada nova sntese, seguida da representao espacial em mapa. Observa-se uma expressiva semelhana entre os mapas produzidos na primeira etapa: o de knowledge driven evaluation (que seguiu os valores indicados pelo Delphi) e o de data driven evaluation (que seguiu os valores indicados pela assinatura, que traduz o comportamento dos dados na realidade territorial estudada). A semelhana expressa que os olhares especialistas esto muito calibrados com a realidade, cabendo ento uma investigao mais detalhada de onde acontecem as diferenas nas hierarquizaes e participaes das variveis (Figura 1)

Fig 1: esquerda o mapa obtido pelo processo Delphi e direita o mapa obtido pelo de Assinatura

b) Expert Choice

Outro estudo realizado a busca da seleo das variveis que seriam os principais componentes na definio das reas propcias ocorrncia do evento, o que funciona como um filtro no grupo de variveis trabalhadas na Assinatura. Trata-se da aplicao de um

mecanismo de consulta especialista, ao mesmo tempo em que seleciona e hierarquiza um conjunto de variveis. Para esta avaliao utilizamos um aplicativo de Expert Choice, baseado na lgica de hierarquizao pelo procedimento que se chama "AHP - Anlise Hierrquica de Peso", desenvolvido pelo Prof. Thomas Saaty em 1978, na Universidade da Pensilvnia. Ele auxilia na atribuio dos pesos dos planos de informao, para determinar a contribuio relativa de cada um, mas ainda assim o especialista ainda deve definir a hierarquia entre as variveis e os pesos de cada componente de legenda das variveis. O mtodo prope a comparao de variveis par a par e atribudo um critrio de importncia relativa entre eles.

Utilizamos como suporte tcnico o software Expert Choice em sua verso 11.5, que disponibiliza um demo para testes por 15 dias. Atravs deste software carregamos as variveis par a par e o critrio de deciso sobre o grau de importncia de uma sobre a outra foi a observao dos resultados obtidos na assinatura. O procedimento resultou na reduo do conjunto de variveis em 9 camadas, compostas por 15 variveis de nosso mapeamento. Empregamos a tabela de pesos e notas e obtivemos novo mapa sntese, que tambm baseado no Data Driven Evaluation, o que nos deu uma primeira resposta sobre a possibilidade de reduzir o nmero de variveis na anlise. c) Data Mining

Como o objetivo de apurar o processo de deciso na seleo das principais variveis que interferem mais ativamente na ocorrncia do fenmeno estudado, nos propusemos a empregar a lgica da heurstica para a minerao dos dados.

Segundo Xavier-da-Silva, em comunicao oral em 24 de outubro de 2007: A heurstica uma forma de contemplar a viso qualitativa na combinao de variveis que respondem por um determinado fenmeno, uma vez que permite que diferentes profissionais opinem sobre uma situao ambiental e ajustem suas opinies a partir da compreenso do grau de pertinncia de cada componente ambiental de acordo com o contexto onde ele est inserido, assim como do grau de pertinncia de suas observaes frente ao pensamento do grupo de outros especialistas.

Entre os procedimentos heursticos, adotamos a minerao de dados como apoio seleo das variveis, com vistas a identifica padres de relao entre elas que justificassem a identificao de associaes que melhor respondessem pelo fenmeno. O Data Mining, em particular, o passo onde so aplicados algoritmos voltados para atingir objetivos especficos, produzindo uma enumerao particular de padres nos dados (Goebel e Gruenwald, 1999). Portanto, em um processo completo de descoberta de conhecimento, podem ser utilizados diversos algoritmos de Data Mining.

A minerao de dados espaciais uma extenso de Data Mining voltada para domnios de


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aplicao onde a considerao da dimenso espacial essencial na extrao de conhecimento. De forma similar, existem desenvolvimentos de trabalhos considerando o contexto temporal (Temporal Data Mining) e ainda, considerando ambas as dimenses (Spatio- Temporal Data Mining).

organizada tabela que separa registros de reas invadidas e registros de reas no invadidas, juntamente com suas caracterizaes segundo as variveis de mapeamento. A tabela tratada com o software livre WEKA (Waikato Environment for Knowledge Analysis), Ambiente Waikato para Analises de Conhecimento, desenvolvido pela Universidade de Waikato, na Nova Zelndia.

Foi selecionado o classificador de Bayes (Naive Bayes) e a ao de validao cruzada (cross-validation). Classificador Naive Bayes sugere que a presena (ou ausncia) de uma caracterstica particular de uma classe no tem relao com a presena (ou ausncia) de qualquer outra caracterstica. O classificador considera que todas as propriedades contribuem independentemente para a probabilidade de uma ocorrncia (Zhang, 2001). O resultado apresenta a matriz de confuso:

Tabela 1 Matriz de Confuso

a b a 5423 1943 b 566 6800

A interpretao da matriz indica que foram

inseridos dados de tipo a rea invadida e dados de tipo b rea no invadida. Do conjunto do a 5423 registros foram identificados como tendo as caractersticas predominantes de a e 566 foram identificados como tendo as caractersticas predominantes de b. Do conjunto de dados de tipo b 6800 foram classificados como tendo caractersticas predominantes de b e 1943 como tendo caractersticas predominantes de a. Ou seja: o sistema realiza uma classificao e identifica padres de comportamento, e em seguida ele verifica a quantidade de ocorrncias que ele esperava que respondessem, por semelhana de padro, com o tipo a ou b.

No caso em especfico, consideramos que a confuso de 10% na classificao de invadida um ndice de erro muito baixo. A confuso maior ficou com a no invadida foi maior, cerca de 29%, o que significa que as reas no propcias invaso tm uma maior complexidade em sua conformao. Foi um timo resultado o das reas invadidas, pois sinaliza que existe, sim, um conjunto de variveis semelhantes que formam um padro que favorece a ocorrncia.

Outro ndice que sustenta esta observao o ndice Kappa que o sistema gera, muito utilizado para dar idia de quanto as observaes se afastam daquelas esperadas, frutos do acaso, indicando assim quo legitimas as interpretaes so (Jensen, 2005). Calcula-se o ndice Kappa para cada matriz de confuso.

Tabela 2 Interpretao do ndice Kappa

Valor de Kappa Concordncia

0 Pobre 0-0,20 Ligeira 0,21-0,40 Considervel 0,41-0,60 Moderada 0,61-0,80 Substancial 0,81-1 Excelente

No estudo o ndice Kappa deu 0.66, o que o

coloca, segundo a tabela acima, na categoria de substancial, s perdendo para o excelente. A partir do estudo das relaes entre as variveis par a par e pela observao o desvio padro obtido por cada uma foi ento proposta nova relao de seleo de variveis e seus valores, para realizar novo cruzamento de multicritrios. O objetivo desta etapa era identificar os principais componentes, ou seja, as principais variveis que respondem pelo fenmeno e, uma vez recortado o grupo, ter avaliao do grau de assertividade que se pode obter trabalhando com apenas aquelas variveis. Foi proposto o novo cruzamento, com a reduo de nmero de variveis. 4 CONCLUSES

O mapa resultante pelo Data Mining (data

driven evaluation) foi comparado com o mapa resultante pela Assinatura e o resultado foi a validao dos resultados e a indicao de que seria sim possvel reduzir o nmero de variveis s principais, sem grande perda de informao. Assim, em projetos futuros, possvel reduzir para 10 as camadas de variveis e chegar a resultados bastante semelhantes, como pode ser observado na Figura 2.

Fig 2: esquerda trecho do mapa obtido pela Assinatura e direita o obtido pelo Data Mining

importante destacar que o mapa resultante

do Data Mining atua como validao dos resultados frente realidade, pois so aplicados ndices de correlao espacial e do grau de reconhecimentos de


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padres comportamentais para o fenmeno a partir de suas variveis principais. O procedimento tambm uma forma de ajustar dados para se chegar a um ndice de legitimidade dos procedimentos.

Diante do exposto, consideramos o trabalho satisfatrio no sentido que contemplou diferentes procedimentos metodolgicos para comparao de resultados, e apresentou validao dos resultados obtidos.

A partir da validao da metodologia, foi promovido o cruzamento entre o mapa sntese final, que hierarquiza o territrio segundo o grau de interesse para cuidados especiais e observaes na fiscalizao, e o mapa de ocupao do solo. O objetivo era realizar medies sobre os tipos de ocorrncia que se encontram nas reas identificadas como de alto a mdio interesse, tais como ocupao urbana densa, cobertura vegetal rasteira, solo exposto, favelas, entre outras.

Os resultados obtidos foram validados por diferentes procedimentos metodolgicos e confirmam a potencialidade da metodologia e das tcnicas empregas para apoio tomada de decises no planejamento das reas de influncia das linhas de transmisso de energia eltrica da CEMIG. A coleo de dados sobre os municpios da RMBH um acervo expressivo que pode e deve ser empregado em outros projetos da empresa, uma vez que aborda caracterizaes de condies ambientais e antrpicas, de infra-estrutura e condies de uso do solo. 5 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS Bonham-Carter, G. Geographic information systems for geoscientists: modelling with GIS. New York: Pergamon, 1994. Goebel, M.; Gruenwald, L. A survey of data mining and knowlodge discovery software tools. SIGKDD Explorations, p. 20-33, 1999. In.: Neves, Marcos Corra, Freitas, Corina Costa e Cmara, Gilberto. Minerao de Dados em Grandes Bancos de Dados Geogrficos. INPE, Relatrio Tcnico, Novembro, 2001. Moura, Ana Clara M. Discusses metodolgicas para aplicao do modelo de Polgonos de Voronoi em estudos de reas de influncia fenmenos em ocupaes urbanas estudo de caso em Ouro Preto MG. Anais VII ENABER, So Paulo, Brasil, 9-11 setembro 2009, FEA/USP. Moura, Ana Clara M. Geoprocessamento na Gesto e Planejamento Urbano. Belo Horizonte, Ed da autora, 2003. Xavier-da-Silva, J. Geoprocessamento para anlise ambiental. Rio de Janeiro: J. Xavier da Silva, 2001. 227 p.

6 Agradecimentos Agradecemos CEMIG, pela oportunidade de testar nossos saberes e capacidades. Agradecemos Fapemig Fundao de Amparo Pesquisa no Estado de Minas Gerais - pelo apoio financeiro para a apresentao do trabalho no evento.


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