Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP Departamento de Engenharia de Construção Civil

ISSN 0103-9830

BT/PCC/317

Claudia Sadeck Burlamaqui Cheng Liang Yee

São Paulo – 2002

ANÁLISES SUBJETIVAS DO ESPAÇO URBANO: TEORIA DOS SISTEMAS

NEBULOSOS APLICADA A SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Construção Civil Boletim Técnico – Série BT/PCC Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan Vice-Diretor: Prof. Dr. Ivan Gilberto Sandoval Falleiros Chefe do Departamento: Prof. Dr. Francisco Romeu Landi Suplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya Abiko Conselho Editorial Prof. Dr. Alex Abiko Prof. Dr. Silvio Melhado Prof. Dr. João da Rocha Lima Jr. Prof. Dr. Orestes Marraccini Gonçalves Prof. Dr. Paulo Helene Prof. Dr. Cheng Liang Yee Coordenador Técnico Prof. Dr. Alex Abiko O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/ Departamento de Engenharia de Construção Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes e pesquisadores desta Universidade. Este texto faz parte da dissertação de mestrado de título “Análises Subjetivas do Espaço Urbano: Teoria dos Sistemas Nebulosos Aplicada a Sistemas de Informação Geográfica”, que se encontra à disposição com os autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.

FICHA CATALOGRÁFICA

Burlamaqui, Claudia Sadeck Análises subjetivas do espaço urbano : teoria dos sistemas nebulosos aplicada a sistemas de informação geográfica / C.S. Burlamaqui, C.L. Yee. – São Paulo : EPUSP, 2002. 19 p. – (Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/317)

1. Fuzzy 2. Sistemas de informação geográfica I. Yee, Cheng Liang II. Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Construção Civil III. Título IV. Série ISSN 0103-9830 CDU 510.6 526.8

RESUMO

Em um problema real de análise do espaço urbano, na maioria das vezes os dados são subjetivos (qualitativos, imprecisos). Entretanto, as técnicas utilizadas nos modelos convencionais de Sistemas de Informação Geográfica (GIS) não permitem o trabalho com dados desta natureza sem que se recorra a uma série de simplificações, e nem são capazes de realizar análises qualitativas, onde a complexidade e a subjetividade humana, expressas em linguagem natural, exigem um método de modelagem e análise mais adequado.

Visando buscar alternativas para a solução deste tipo de problema esta pesquisa investigou a aplicabilidade da Teoria dos Sistemas Nebulosos (TSN) em GIS. Com base nos conceitos na TSN, implementou-se sistemas para análise do espaço urbano, através do desenvolvimento de métodos para a modelagem e análise de dados subjetivos nestes estudos.

No contexto do Desenvolvimento Sustentável das cidades, através do fomento ao turismo, um método foi proposto para definição do roteiro turístico mais adequado. Esta análise é feita a partir de dados subjetivos do interesse do turista e meio de locomoção. O interesse é modelado segundo características históricas, culturais, ecológicas, entre outras e a locomoção segundo o conceito de satisfação em função dos critérios de tempo e custo.

Os resultados encontrados mostram que a aplicação da TSN em GIS é eficiente para o processo de tomada de decisão no planejamento urbano e que permite uma análise espacial mais próxima do real.

ABSTRACT

Nowadays the urban space is changing quickly and this fact demands the use of Geographic Information System (GIS) to optimize the decision making process of the urban planners. The analyses that are carried out in the definition of interventions in urban space require large variety of information, in different levels of complexity, and some of this information are fuzzy.

In this paper, Fuzzy Systems Theory was applied to model and to analyze spatial information. Some concepts and methods of the theory were inserted in a GIS to solve urban planning problems in order to evaluate the impact of fuzzy data analysis.

In the context of Sustainable Development of cities by fomenting the tourist activities, the study is the related to a method of defining sightseeing courses according to subjects that a tourist is interested in. The subjects, such as history, ecology or religion were defined as fuzzy sets whose domain are the sightseeing spots of a region. The impact of time and cost required were models using the concept of satisfaction, and take into account in the fuzzy analysis. A heuristic procedure was used to find out a course based on theses fuzzy requirements. The results achieved shows that application of the theory in the GIS is efficient to decision-making process of the urban planning and allow a more rational and realistic spatial analysis.

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1. INTRODUÇÃO

Em um problema real de análise do espaço urbano, na maioria das vezes os dados são subjetivos (qualitativos, imprecisos). Entretanto, as técnicas utilizadas nos modelos convencionais de Sistemas de Informação Geográfica (GIS) não permitem o trabalho com dados desta natureza sem que se recorra a uma série de simplificações, e nem são capazes de realizar análises qualitativas, onde a complexidade e a subjetividade humana, expressas em linguagem natural, exigem um método de modelagem e análise mais adequado. Visando buscar alternativas para a solução deste tipo de problema esta pesquisa investiga a aplicabilidade da Teoria dos Sistemas Nebulosos (TSN) em GIS.

Com base nos conceitos na TSN, pretende-se implementar sistemas para análise do espaço urbano, através do desenvolvimento de métodos para a modelagem e análise de dados subjetivos nestes estudos. Estes métodos possibilitarão uma análise mais próxima ao raciocínio humano e, com isto espera-se obter informações mais significativas com o planejador e com todas as pessoas envolvidas no processo.

O objetivo deste trabalho é municiar os planejadores e usuários do espaço urbano com uma ferramenta de auxílio no processo de tomada de decisão, capaz de modelar com base em dados descritivos e espaciais qualitativos (subjetivos, imprecisos), permitindo uma análise do espaço urbano mais eficiente. Além do desenvolvimento de métodos para modelagem e análise do espaço urbano através da aplicação da TSN em GIS, no estudo de casos reais, o presente trabalho pretende contribuir com uma revisão bibliográfica sobre o assunto.

Visto que o grande desafio das cidades atualmente é garantir a sua sustentabilidade de modo a gerar recursos próprios que a mantenham viva, e o fato do turismo ser considerado como atividade econômica capaz de proporcionar melhores condições de vida (Lemos, 1999), proporemos um método para auxiliar o turista na elaboração do seu roteiro, através da possibilidade de escolha de pontos turísticos, baseada na interpretação do seu interesse pessoal.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

As pesquisas na área de análise espacial estão baseadas na premissa de que incertezas existem devido a um processo aleatório dentro de sistemas espaciais e que, portanto, modelos estatísticos e probabilísticos seriam o mais apropriado para uso. Entretanto, alguns aspectos de incerteza não podem ser atribuídos ao acaso, por exemplo, o uso de termos de linguagem (Leung, 1988). Deste modo, o uso da teoria dos conjuntos nebulosos é o mais apropriado para modelagem de imprecisão e vagueza (como informações qualitativas).

Em 1985, Ponsard e Tranqui (1985) aplicaram a lógica nebulosa em um estudo de análise do espaço urbano na Europa, onde consideraram que regiões econômicas são espaços nebulosos. Apresentaram um método de classificação da regionalização nebulosa para descrever regiões que possuem características imprecisas. De acordo com Burrough (1989), a modelagem tradicional é rígida demais para este tipo de estudo e que, portanto, resulta em inconsistência. Sendo assim, optou pelo uso da linguagem

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natural para definição de regiões e defendeu a necessidade de um modelo de dados que trabalhe a inexatidão dos dados mantendo os princípios sistemáticos.

Em 1990, Robinson (1990) abordou em seu trabalho a dificuldade de especificar algumas informações espaciais que possuem imprecisão inerente, como a relação de proximidade. Dutta (1991) desenvolveu uma estrutura integrada para representar restrições espaciais induzidas entre um conjunto de limites imprecisos, incompletos e com informações qualitativas e quantitativas conflitantes sobre eles. A lógica nebulosa foi utilizada como base computacional para representação quantitativa e qualitativa e para interpretar as restrições qualitativas expressas lingüisticamente. Freska (1992) introduziu a noção de vizinhança e a relevância do raciocínio qualitativo em função do tempo. Fisher (1992) também trabalhou os dados qualitativos, quando considerou que muitas informações espaciais modeladas como tendo localização espacial precisa, são na verdade imprecisas e outras informações, consideradas imprecisas, muitas vezes deixam de fazer parte do modelo.

Em 1993, Leung et al. (1993) escreveram sobre uma série de esforços para desenvolver técnicas de visualização de dados em GIS, onde considerou que a classificação nebulosa tem um rico potencial de produção de informações de imagens de sensoriamento remoto. Altman (1994) apresentou um método para modelagem de imprecisão da definição, análise e síntese de feições 2D, onde, a imprecisão pode surgir através de informações incompletas, da presença de várias concentrações de atributos ou do uso de descrições qualitativas de feições espaciais ou dos seus relacionamentos.

Segundo Parsons (1995), as informações espaciais podem incluir alguns aspectos qualitativos como estilo da arquitetura, clima, sons e aromas. Nem todos os tipos de informação espacial são quantitativos, algumas informações espaciais podem ser descritas qualitativamente, é como localizar uma região através de um senso de lugar. Em 1995, Jiang et al. (1995) trabalharam em cima do suporte de visualização de análise espacial nebulosa, diferenciando a análise nebulosa da convencional através do uso da linguagem natural e Gahegan (1995) discutiu como modelar operadores de proximidade em um raciocínio espacial qualitativo.

A utilização da lógica nebulosa mostra-se também apropriada para o desenvolvimento dos poderosos sistemas baseados em conhecimento (knowledge-based systems). Estes sistemas são capazes de usar integral e interativamente a declaração e o procedimento de conhecimento humano e dados (precisos ou não) da mesma forma, o gerenciamento das imprecisões humanas e a imperfeição dos dados são o objetivo destes sistemas (Leung, 1997). Dijkmeijer e Hoop (1997) aplicaram a Teoria dos Conjuntos Nebulosos para modelar incerteza e vagueza nas relações topológicas entre objetos, em ambiente GIS. Brimicombe (1997) apresentou uma nova técnica para manusear expressões em GIS, um tradutor universal de divisas definidas linguisticamente e para manusear incerteza e aptidão em GIS.

Para Burrough (1998) o aumento da procura por dados e análises espaciais não está relacionado apenas às ciências da terra, os planejadores urbanos e as agências cadastrais precisam de mais informações sobre a distribuição da terra e dos recursos na cidade. Os engenheiros civis necessitam de informações para planejar rotas de estradas e canais e para estudar os custos de construção; para os médicos, a incidência espacial das epidemias; para o comércio, o potencial de venda e a infra-estrutura disponível. Vale

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destacar que desde 1989 Burrough aplica a TSN em GIS para análise do meio ambiente, considerando que os fenômenos do mundo real não podem ser modelados apenas de forma exata ou tratados probabilisticamente, e que a utilização da TSN permite que a incerteza e a vagueza sejam tratadas em ambiente de análise espacial. Fazendo uma análise comparativa, Burrough (1992) demonstrou que a seleção e a reclassificação nebulosa é menos sensível a erros nos dados, principalmente quando os valores estão próximos às bordas das classes. A contribuição de Burrough para desenvolvimento de métodos de aplicação da TSN em GIS é ímpar, já tendo realizado uma série de trabalhos, os quais fundamentaram este estudo.

Em nível nacional, poucas referências sobre o assunto foram encontradas. Em 1994, Braga et al. (1994) utilizaram a lógica nebulosa para obtenção de mapas de fertilidade do solo, pois a classificação e os métodos da teoria possibilitam a definição de classes sem o estabelecimento de limites precisos. Borges e Fonseca (1997) e Simões (1997) mencionaram a lógica nebulosa para aplicação em cartografia automatizada e em unidades ecológicas, respectivamente. Além disso, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) vem desenvolvendo trabalhos que utilizam a Teoria dos Conjuntos Nebulosos para "Integração e Análise Espacial de Dados em Pesquisa Mineral" (Moreira et al, 1998) e o método de classificação contínua na análise espacial de propriedades naturais (Bönisch et al, 1998).

Na literatura sobre GIS poucas referências foram encontradas com aplicações voltadas para o turismo. Alguns modelos propõem a produção de mapas temáticos com informações turísticas em meio digital, outros a definição do melhor roteiro entre pontos definidos (não necessariamente turísticos). Alguns sistemas de identificação de rota estão disponíveis para consulta na Internet, como é o caso dos sites apontador.com e michellin.com.fr.

Em 1994, Lopes e Wandresen (1994), utilizando o cadastro técnico multifinalitário, propuseram um mapa temático, com simbologia específica para representação dos caminhos de passeios e registraram os pontos de entretenimento e lazer. Pires, Jr. (1999) lançou a proposta de um GIS para cadastro das fortificações brasileiras, com o objetivo de incentivar o turismo. Hensley, West e Wilkes (1999) também nesta direção realizaram estudo sobre rotas históricas. Casella (1999) em sua Dissertação de Mestrado Diagnóstico Ambiental do Município de Bombinha, SC sistematizou informações sócio-econômicas em uma base cartográfica temática. Brenha (1999), através da análise de fatores ecológicos, sociais, econômicos e políticos em um GIS, realizou um Diagnóstico Ambiental e Potencial Turístico na Região da Mata Atlântica: o exemplo do Município de Santo Antônio do Pinhal, SP.

3. TURISMO: QUAL O MELHOR ROTEIRO?

O objetivo deste trabalho é desenvolver uma aplicação para auxiliar o turista na elaboração do seu roteiro, através da possibilidade de escolha de pontos turísticos, baseada na interpretação do seu interesse pessoal. Armazenados em um banco de dados, os resultados das consultas podem ser reaproveitados para subsidiar os planejadores na tarefa de garantir os recursos para sustendo da cidade através de planos de intervenção, infra-estrutura adequada e preservação do ambiente natural e urbano. Devido à complexidade do problema e as inúmeras soluções possíveis, procurou-se

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fazer na proposição e construção do protótipo, simplificações para tornar o sistema simples e prático. Os resultados obtidos são apresentados junto com a análise de validação.

Durante esta pesquisa verificou-se que quando o turista já conhece o lugar ou quando tem referências sobre seus pontos turísticos, os sistemas existentes atendem satisfatoriamente suas aspirações. Entretanto, para os turistas que procuram por informações baseados apenas em seu gosto pessoal ou desejo de fazer determinada visita, estes sistemas não fornecem respostas eficientes. A modelagem dos conceitos subjetivos, tais como interesse histórico e interesse ecológico, que geograficamente possuem posição espacial bem definida, é feita para tornar possível a seleção de pontos a serem visitados com base nos interesses dos turistas, eliminando a necessidade do conhecimento prévio, além de ser pré-requisito para construção de um sistema de consulta personalizado. Estes conceitos subjetivos, discutidos nos capítulos anteriores, podem ser modelados através da aplicação da TSN em GIS.

Sendo assim, baseados no fato de que o turista busca em um lugar pontos turísticos que sejam de seu interesse e que, não necessariamente, tenha conhecimento detalhado sobre estes pontos, foi elaborado um método para sugestão de pontos turísticos a serem visitados e proposição de um roteiro, juntamente com indicação de meios de locomoção, compatível com o seu interesse e disponibilidade de tempo e recursos financeiros, pela introdução dos conceitos da TSN em GIS. A seguir, os dados utilizados, as formulações, o algoritmo e a implementação do método.

3.1. Definição do Método Proposto

Dado um conjunto de pontos com potencial de exploração turística de uma determinada região, cada ponto pode ser definido segundo m propriedades

, entre as quais, podemos citar as informações determinísticas sobre localização espacial, tempo médio e o custo médio de visita, horários de funcionamento e os aspectos subjetivos que caracterizam o potencial turístico, tais como, culturais, ecológicos, esportivos, históricos, religiosos, entre outros.

{ nsssS ,...,, 21=

}

} n

{ mpppP ,...,, 21=

Devido às características peculiares de cada ponto s , ii n,...,1= , se definirmos conjunto de pontos que possuem um determinado aspecto relacionado ao potencial turístico, como por exemplo: • o conjunto de pontos de interesse ecológico; e • o conjunto de pontos de interesse histórico.

Tendo em vista a subjetividade da definição destes aspectos, podemos modelá-los como conjuntos nebulosos (Zadeh, 1965). Aplicado ao exemplo anterior, temos, para o conjunto de pontos de interesse ecológico:

• ecoS~ , definido pela função de pertinência )(~ iS s

ecoµ

, i n,...,1= ;

analogamente, para o conjunto de pontos de interesse histórico:

• hisS~ , definido pela função de pertinência )(~ iS s

hisµ

, i n,...,1= .

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e assim para os demais aspectos que caracterizam o potencial turístico. A Tabela 3.3 apresenta as propriedades utilizadas no caso de estudo.

Os valores de grau de pertinência dos pontos s , i ni ,...,1= , em relação aos conjuntos nebulosos, são obtidos através da avaliação dos especialistas. Por outro lado, as informações determínisticas, tais como, t , c e horário de funcionamento dos pontos turísticos são obtidos nas agências de turismo, empresas estaduais ou municipais de fomento ao turismo ou in loco.

3.1.1. Interesse do Turista

Com base nos graus de caracterização turística de cada ponto s e na preferência do turista, pode-se determinar o grau de interesse do turista sobre o ponto,

i

)(~ iI st

µ , onde I t~

indica o interesse do turista.

A preferência do turista é um dado de entrada do sistema. Sua indicação é feita no inicio da consulta, de forma próxima a da linguagem natural, permitindo inclusive combinações, por exemplo, visitar os pontos ‘ecológicos’ e ‘históricos’ ou ‘culturais’.

Seguindo as preferências indicadas pelo turista, a determinação do grau de interesse do turista sobre o ponto s , i )(~ iI s

tµ , pode ser feita aplicando-se as operações dos

conjuntos nebulosos.

No exemplo dado, a expressão do )(~ iI st

µ correspondente é:

)()()()( ~~~~ iSiSiSiI ssssculhisecot

µµµµ ∨∧= , (3.1)

onde e ∨ indicam, respectivamente, as operações de escolher o mínimo e máximo. São operações de interseção e união de conjuntos nebulosos.

∧

Outras combinações possíveis para a indicação da preferência foram disponibilizadas no sistema de consulta e, para cada combinação, calcula-se )(~ iI s

tµ , , de

forma análoga. ni ,...,1=

3.1.2. Tempo e o Custo de Locomoção entre os Pontos

No que diz respeito à locomoção do turista, o objetivo deste sistema é encontrar o meio de locomoção mais adequado para cada trecho do roteiro, levando em consideração tempo e custo. Foram definidos três meios de locomoção possíveis para percorrer cada trecho, são eles: a pé, táxi e ônibus.

O cálculo do tempo ( t ) em cada trecho, para cada meio de locomoção disponível, é definido conforme as expressões abaixo:

ji,

• Tempo a pé pe

jipeji v

dt ,

, = (3.2)

• Tempo de táxi txitx

jitxji v

dt τ+= ,

, (3.3)

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• Tempo de ônibus pe

jbon

baonape

aionji v

d

v

d

v

dt ,,,

, +++= τ (3.4)

onde, jid , - distância entre os pontos e ; is js

pev - velocidade média a pé; txv - velocidade média do táxi; txiτ - tempo médio de acesso ao táxi (tempo de espera ou tempo até o ponto de táxi mais

próximo ao ponto ); isonv - velocidade média do ônibus;

aid , - distância entre o ponto turístico s e o ponto de ônibus , que fica próximo ao , sendo ;

i as is

Ssa ∉

jbd , - distância entre o ponto turístico s e o ponto de ônibus s , que fica próximo ao , sendo ;

j b

js Ssb ∉

bad , - distância entre o ponto de ônibus e o ponto de ônibus , ; as bs Sss ba ∉,onaτ - tempo médio de espera no ponto de ônibus , as Ssa ∉ .

Os superscritos pe , e indicam, respectivamente, os meios de locomoção: a pé, táxi e ônibus. Os subscritos i e indicam os pontos s e , e , ou o trecho entre eles. Como o caso i

tx onj i js nji ,...,1, = ji ≠

j= corresponde ao deslocamento de um ponto a ele mesmo, não é considerado no cálculo porque não possui significado prático na análise.

Para efeito das simulações a serem realizadas, o valor t foi utilizado para indicar o trecho onde não existe linha de ônibus.

1, −=onji

O cálculo do custo ( c ) em cada trecho, para cada meio disponível, pode ser feito através das seguintes equações:

ji,

• Custo a pé 0, =pejic (3.5)

• Custo de táxi q

ccc

txjitx

ji,

, = (3.6)

• Custo de ônibus jionon

ji gcpc ,, ×= (3.7)onde,

txjicc , - custo de uma corrida entre os pontos e ; is js

q - número de pessoas por táxi; oncp - passagem de ônibus, cujo valor por viagem é assumido como fixo; jig , - número de viagens de ônibus necessários para deslocar do ponto a , is js

De forma similar ao tempo de deslocamento em cada trecho, o caso i , não é considerado no cálculo.

j=

Dos valores necessários para cálculo do tempo e do custo, somente , é dado de entrada a ser fornecido pelo usuário durante a consulta. Os demais são informações obtidas através de levantamentos e previamente armazenadas no sistema ou são determinados a partir das informações geográficas.

q

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3.1.3. Seleção do Meio de Locomoção entre os Pontos

Visando modelar a subjetividade que pode estar presente na escolha de um meio de locomoção para cada trecho e facilitar a escolha baseada em duas grandezas distintas, o tempo e o custo, o conceito de ‘satisfação’ foi utilizado. O conceito de ‘satisfação’ foi modelado como conjunto nebuloso W~ . Os conjuntos nebulosos ‘satisfação’ em relação ao tempo, Wt

~ , e ao custo, Wc~ são definidos, respectivamente, no domínio do tempo e

no domínio do custo. A figura 3.1 mostra as funções de pertinência do conjunto nebuloso ‘satisfação’ em relação ao tempo, Wt

~ , e ao custo, Wc~ . As curvas utilizadas no

sistema foram definidas através do conhecimento de técnicos em planejamento e especialistas em turismo. Dois conceitos foram considerados na definição destas curvas: 1) a satisfação é inversamente proporcional ao tempo e ao custo; 2) para valores elevados de tempo e custo, a curva tende a zero.

Apesar de não fazer parte do protótipo utilizado no trabalho, por não ser o objetivo deste, mecanismos para ajuste das curvas objetivando refletir de uma forma mais fiel à visão dos usuários também podem ser introduzidos no sistema.

Utilizando os valores de tempo e custo determinados através das equações (3.2) a (3.7) e com base nas funções de pertinência dos conjuntos Wt

~ e cW~ , para cada trecho ( que liga os pontos s e , e

), ji

i js Sss ji ∈, ji ≠ , determina-se os graus de satisfação

, , , , , correspondente a cada meio de locomoção.

),(~ jipewt

µ ),(~ jitxwt

µ ), j(it

~onwµ ),(~ jipe

wcµ ),( ji~txwc

µ ), ji(c

~onwµ

Figura 3.1a - Curva de satisfação do tempo. Figura 3.1b - Curva de satisfação do custo.

O grau de satisfação do deslocamento a pé no trecho ( pode ser determinado com base no requisito de economia de tempo e de custo, através da seguinte equação:

), ji

),(),(),( ~~~ jijiji pew

pew

pew ct

µµµ ∧= (3.8)

Os graus de satisfação do deslocamento de táxi, e de ônibus, podem ser obtidos de forma similar.

),(~ jitxwµ ),(~ jion

wµ

Como o meio de locomoção adequado ao trecho ( é definido como aquele que proporciona maior grau de satisfação para aquele trecho específico, o grau de satisfação do trecho é dado por:

), ji

),(),(),()),(),,(),,(max(),( ~~~~~~~ jijijijijijiji onw

txw

pew

onw

txw

peww µµµµµµµ ∨∨== (3.9)

e o meio de locomoção selecionado, },,{ ontxpemt ∈ , é aquele cujo grau de satisfação é:

),(),( ~~ jiji wmtw µµ = (3.10)

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Sendo assim, o sistema retorna ao usuário o meio de locomoção mais adequado e o respectivo grau de satisfação para cada trecho, juntamente com o custo e o tempo necessário para percorrê-lo.

3.1.4. Definição do Roteiro

Por simplicidade, assume-se que o ponto de partida e chegada do roteiro é o hotel onde o turista está hospedado. Sendo assim, tendo o conjunto de l hotéis da região considerada, , como dado do sistema, quando o turista escolher o seu hotel , ,

},...,{ 1 lhhH =

l,...,1kh k = , no ato da consulta, tem-se como ponto de partida e de chegada dado por:

0s

khs =0 (3.11)

e o conjunto de pontos usados na análise do roteiro é:

}{},{ 0*

isSsS == , i n,...,0= (3.12)

Portanto, no estudo de roteiros, as formulações apresentadas nos itens anteriores podem ser aplicadas diretamente, incluindo apenas o ponto de partida s . Ou seja, trabalhando com pontos.

0

1+n

Como é ponto obrigatório do roteiro, seu grau de pertinência em relação a todos os aspectos considerados são definidos com o valor máximo igual a 1.0.

0s

A definição de um roteiro adequado ao turista foi modelada como um problema de seleção de trechos melhores avaliados considerando: o interesse do turista em percorrer os trechos; e o grau de satisfação do trecho em relação ao custo e ao tempo, além de restrições de recursos financeiros e tempo disponível que o turista pode fornecer ao sistema no início da consulta.

Uma proposta para avaliar o interesse do turista em percorrer um trecho ( , ), ji ),(~ jitIµ , é

utilizar a média aritmética do seu interesse sobre os pontos e , ou seja: is js

2

)()(),(

~~~

jIiII

ssji tt

t

µµµ

+=

(3.13)

O grau de satisfação em relação ao custo e tempo do trecho ( , , pode ser determinado utilizando a equação (3.9).

), ji ),(~ jiwµ

Tendo em vista que outras questões de ordem pessoal também podem afetar nos pesos do ),(~ ji

tIµ e na decisão final sobre a escolha ou não do trecho ( , o grau de interesse final do turista em percorrer o trecho,

),(~ jiwµ ), ji

),(~ jifIµ , é definido pela equação abaixo:

),(),()1(),( ~~~ jijiji WII tfµβµβµ ⋅+⋅−= (3.14)

onde,

),(~ jifIµ - grau de interesse final do turista em percorrer o trecho ( ; e ), ji

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β - o fator que representa o perfil do turista. Este fator é utilizado para tentar modelar o efeito de inclinações pessoais sobre importância relativa do ),(~ ji

tIµ e na decisão final.

),(~ jiwµ

Tendo em vista que existe uma certa relação entre a preocupação com a economia e a categoria do hotel que o turista escolhe para se hospedar, quanto menos luxuoso o hotel, a tendência é refletir uma preocupação maior com a economia. A Tabela 3.3 mostra a relação entre β e a categoria do hotel utilizada nesta pesquisa.

A priori, o valor de β pode ser fornecido diretamente pelo turista, mas isto pode causar distorções indesejáveis. Além do que, o uso de uma tabela preestabelecida pode ter a vantagem de determinar β implicitamente, e de modo mais racional. De qualquer forma, o valor β pode ser ajustado se necessário. A informação sobre a categoria do hotel onde o turista está hospedado é retirada da tabela dos hotéis no momento em que o usuário indica o seu ponto de partida.

Tabela 3.1 - β em Função da Categoria dos Hotéis. Categoria β

5 estrelas 0,10 4 estrelas 0,20 3 estrelas 0,30 2 estrelas 0,40 1 estrela 0,50

Tendo em vista a elaboração de um método prático de solução do problema combinatório, com base nestas informações, ao invés de partir para busca exaustiva ou usar métodos de otimização que requerem grande volume de cálculos, o sistema seleciona o melhor roteiro através de um método heurístico que busca a solução ótima local em cada ponto do roteiro. No método, partindo de um ponto i , selecionar o trecho

que apresenta maior grau de interesse ),( ji ),( ji~fIµ dentro de todos os trechos

remanescentes (trechos ainda não percorridos) que saem do ponto i . Em caso de coincidência de valores dos graus de interesse dos trechos, é adotado um critério de desempate que se baseia no menor tempo t dos trechos coincidentes. Em caso de nova coincidência de valores, usa-se como critério de desempate o tempo de visita dos pontos de destino dos trechos.

ji,

A busca começa pelo ponto de partida s . Para cada trecho selecionado, o ponto do destino do trecho passa a ser o ponto de partida do próximo trecho. Para cada um dos trechos acrescidos, o sistema realiza um teste para verificar se o roteiro gerado obedece às restrições de tempo e recursos financeiros do turista, incluindo o tempo e custo para o retornar do último ponto do trecho ao ponto s . Este processo se repete até que se encontre o maior número de trechos que não violam o limite do tempo e recursos financeiros ou até não existirem mais pontos turísticos a serem visitados, caracterizados pelo interesse do turista. O resultado é utilizado como roteiro para ser recomendado ao turista.

0

0

Por simplicidade, o sistema está limitado ao estudo de elaboração de roteiros diários, portanto, em caso de não definição de restrição de tempo, assume-se por default, 8:00

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horas, que corresponde aproximadamente ao horário de funcionamento de grande parte dos pontos turísticos.

Eventualmente, roteiros para vários dias podem ser elaborados dividindo-se em módulos de um dia e estudados separadamente, seria o caso de um roteiro para vista a determinada zona na cidade em um dia, visita fora da cidade em outro dia, por exemplo.

A figura 3.2 apresenta o fluxograma do procedimento de análise.

Figura 3.2 - Fluxograma do procedimento de análise para o cálculo do roteiro.

3.2. Caso de Estudo: Melhor Roteiro Belém

A cidade de Belém, capital do Estado do Pará é o principal portão de entrada da Região Amazônica. Situada às margens da Baía de Guajará tem cerca de um milhão e duzentos mil habitantes, possui clima quente e úmido durante todo o ano e guarda uma série de riquezas naturais históricas e culturais.

Neste contexto, o perímetro urbano da cidade de Belém foi eleito como caso de estudo para a aplicação do método proposto.

3.2.1. Modelo de Dados

O modelo de dados adotado na aplicação Melhor Roteiro Belém está baseado no modelo do banco de dados geográficos do Sistema de Informações Metropolitanas (SIME)1, disponível em (Iochpe, 2001), Relatório de Atividades do SIME.

1 O SIME é coordenado pelo Laboratório de Geoprocessamento da Companhia de Habitação do Pará (COHAB/PA). O SIME é um instrumento elaborado para armazenar, analisar e manipular dados geográficos, que tem como objetivo balizar o planejamento e a gestão da RMB. Esse Sistema disponibiliza aos diversos setores da administração pública e privada informações gráficas e descritivas que destacam aspectos relevantes da realidade local, nas áreas político-administrativa, sócio-econômica, demográfica, físico-ambiental, de infraestrutura e serviços e de uso do solo urbano.

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Tabela 3.2 - Dados do Sistema Melhor Roteiro Belém. Dado Data Fonte

Pontos Turísticos 2000/2001 PARATUR Hotéis 2001 PARATUR Trechos entre Pontos 2001 Levantamento de Campo Logradouro 2000 SIME Eixo de Logradouro 2000 SIME Linhas de Ônibus 2000 CTBEL Pontos de Ônibus 2001 PDTU Edificações 2000 SIME Hidrografia 2000 SIME Vegetação 2000 SIME Equipamentos 2000/2001 SIME

PARATUR - Companhia Paraense de Turismo. SIME - Sistema de Informações Metropolitanas. CTBEL - Companhia de Transportes de Belém. PDTU - Plano Diretor de Transportes urbanos.

3.2.2. Aplicação do Método Proposto

Nesta aplicação um conjunto de 23=n pontos turísticos é caracterizado por quinze propriedades, especificadas na tabela 3.3.

},...,,,{ 23321 ssssS =

Tabela 3.3 - Descrição das Propriedades dos Pontos Turísticos do Melhor Roteiro Belém.

Propriedade Nome Especificação 1 Nome Nome do Ponto Turístico. 2

culS~ Conjunto de pontos turísticos culturais. Índices )(~ iS scul

µ elevados

para museus, casas de shows, cinemas, teatros, áreas de exposições, monumentos, sítios.

3 ecoS~ Conjunto de pontos turísticos ecológicos. Índices )(~ iS s

ecoµ elevados

para parques ecológicos, praias, reservas naturais, paisagens. 4

spcS~ Conjunto de pontos turísticos especiais. Índices )(~ iS sspc

µ elevados

para shoppings, comércio, serviço, alimentação e outros equipamentos especiais.

5 espS~ Conjunto de pontos turísticos esportivos. Índices )(~ iS s

espµ elevados

para campo de futebol, ginásios, museus esportivos, sedes de clubes, fábrica de automóveis;

6 hisS~ Conjunto de pontos turísticos históricos. Índices )(~ iS s

hisµ elevados

para monumentos históricos, edificações de interesse, sítios urbanos. 7

lazS~ Conjunto de pontos turísticos de lazer. Índices )(~ iS slaz

µ elevados

para parques de diversão, parques aquáticos, camping’s, praias, praças, bares.

8 relS~ Conjunto de pontos turísticos religiosos. Índices )(~ iS s

relµ elevados

para igrejas, templos, mausoléus, monumentos. 9 t Tempo médio de visitação no ponto turístico (em minutos).

10 c Custo médio no ponto turístico, em reais, por pessoa. 11 Horário Horário de funcionamento dos pontos turísticos. 12 Imagem Fotografia do ponto turístico. 13 Link Site na Internet do ponto turístico ou site de referência. 14 Descrição Texto contendo algumas indicações sobre o que há em cada ponto. 15 Endereço Endereço do ponto turístico.

12

Para a descrição dos quatro hotéis considerados no sistema implementado, seis itens detalhados na tabela 3.4 foram utilizados.

Tabela 3.4 - Descrição das propriedades dos hotéis do Melhor Roteiro Belém.

Propriedade Nome Especificação

1 Nome Nome do hotel.

2 Categoria Categoria1 do hotel segundo classificação da EMBRATUR.

3 Fator β Fator que representa o perfil do turista2.

4 Imagem Fotografia do hotel.

5 Link Site do hotel na Internet.

6 Endereço Endereço do hotel. 1 De acordo com a Empresa Brasileira de Turismo - EMBRATUR, os hotéis são classificados em cinco categorias: uma estrela, duas estrelas, três estrelas, quatro estrelas e cinco estrelas. 2 O fator β varia de 0,1 a 0,5 e corresponde a categoria cinco estrelas a uma estrela, respectivamente.

O custo da passagem de ônibus em Belém é de R$ 0,85 (oitenta e cinco centavos), mas para efeito de cálculo este valor foi arredondado para R$ 1,00 (um real). O valor inicial da corrida de táxi é de R$ 2,75 (dois reais e setenta e cinco centavos) e é cobrado R$ 1,15 (um real e quinze centavos) a cada quilômetro.

3.2.3. Consultas ao Sistema

Com vista à validação da aplicação, foram realizadas 20 consultas ao sistema, tendo como universo de pesquisa habitantes da cidade de Belém. Embora sem a utilização de instrumentos formais para avaliação, as consultas forneceram resultados satisfatórios e condizentes com os interesses expressos pelos moradores. Dois exemplos das simulações efetuadas estão ilustrados a seguir.

# Consulta 1

Hotel: Hotel Ipê.

Interesse: pontos turísticos com características de lazer e religiosas.

Restrições: tempo disponível de 4:00 horas.

Roteiro: o roteiro calculado a partir do Hotel Ipê, indica que o turista deve ir de ônibus até a Basílica de N. Sra. De Nazaré, de ônibus até o Complexo de Santo Alexandre e retornar de ônibus ao hotel (figura 3.3). Seguindo estas orientações o turista deve percorrer o roteiro em aproximadamente 3:20 horas, ao custo de R$ 8,00, sendo R$ 3,00 despendidos em transporte. R$ 5,00 é o preço do ingresso no Complexo de Santo Alexandre.

13

$

$

$

$$

$

$$

$

$$

$$$$

$

$$

ÊÚ

ÊÚ

ÊÚÊÚ

#Y

#YComplexo de Santo Alexandre

Basílica de N. Sra. de Nazaré

Hotel Ipê

Hidro_LagosVegetação_2000.shpPolígonos_turísticos.shpEquipamentos_GPHidro_RiosLogradouro

$ Pontos TuristicosRoteiro

ÊÚ Hoteis#Y Pontos Turísticos do roteiro

N

1000 0 1000 2000 Meters

Figura 3.3 - Mapa do roteiro calculado para a consulta aos pontos turísticos de lazer e religiosos, partindo do Hotel Ipê; tabela dos pontos turísticos selecionados; e tabela dos trechos a serem

percorridos, em ordem.

# Consulta 2

Hotel: Hilton Hotel.

Interesse: pontos turísticos com características históricas e culturais.

Restrições: não estão definidas restrições de tempo e custo.

Roteiro: o roteiro calculado a partir do Hilton Hotel, indica que o turista deve ir a pé até a Praça da República, a pé até o Teatro da Paz, de ônibus até a Basílica N. Sra. de Nazaré, a pé até o Museu Emílio Goeldi, de ônibus até o Complexo de Santo Alexandre e retornar de ônibus ao hotel (figura 3.4). Seguindo estas orientações o turista deve percorrer o roteiro em aproximadamente 7:20 horas, ao custo de R$ 13,00, sendo R$ 3,00 despendidos em transporte. R$ 5,00 é o preço de cada ingresso no Museu Emílio Goeldi e no Complexo de Santo Alexandre.

14

N

$

$

$

$$

$

$

$

$$

$$

$$

$

$

$

ÊÚ

ÊÚ

ÊÚ

#Y#Y

#Y#Y

#Y

s3

s7

s21

s18 s12

Hilton Hotel

Hidro_LagosPolígonos_turísticos.shpHidro_RiosLogradouro

$ Pontos TuristicosTrechos do Roteiro

ÊÚ Hoteis#Y Pontos Turísticos do Roteiro

900 0 900 1800 Meters

Figura 3.4 - Mapa do roteiro calculado para a consulta aos pontos turísticos históricos e culturais, partindo do Hilton Hotel; tabela dos pontos turísticos selecionados; e tabela dos trechos a serem

percorridos, em ordem.

4. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Ao analisar a consulta 1 conclui-se que o número de pontos turísticos com as características requisitadas pelo turista (figura 3.5) na cidade é pequeno e, devido a sua restrição de tempo, foi possível indicar apenas dois pontos a serem visitados no roteiro. Entretanto, o índice de caracterização destes pontos quanto ao interesse definido é alto, o que deve deixar o turista muito satisfeito.

Figura 3.5 - Gráfico do grau de interesse do turista ( )(~ iI s

tµ ) nos pontos

turísticos derivados da consulta 1 (lazer e religioso).

15

Na consulta 2, o número de pontos turísticos que apresentam as características requeridas é maior do que o da consulta 1, além do tempo irrestrito para o dia permitir também a visita a um maior número de pontos (figura 3.6). Não fosse a restrição temporal ainda haveriam pontos a serem sugeridos ao turista com alto grau de satisfação. Pelo resultado, observa-se que os primeiros pontos a serem visitados possuem maior índice de interesse, garantindo assim a maior satisfação do turista.

Figura 3.6 - Gráfico do grau de interesse do turista ( )(~ iI s

tµ ) nos pontos

turísticos derivados da consulta 2 (cultural e histórico).

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao analisar o trabalho realizado, concluiu-se que os estudos de Sistemas de Informação Geográfica (GIS) feitos sob a ótica da Teoria dos Sistemas Nebulosos (TSN) já apresentam várias aplicações bem sucedidas. Da pesquisa bibliográfica, observou-se que as experiências internacionais a cerca de estudos do solo, avaliação de terras e gerenciamento do meio ambiente estão avançando rapidamente. Em nível nacional, as experiências nesta área ainda estão incipientes, utilizando-se apenas de alguns enfoques metodológicos que o uso da teoria permite.

A preocupação com a sustentabilidade das cidades motivou a modelagem de um método de busca do melhor roteiro em passeios turísticos. Cabe-nos, no entanto, ressaltar que um GIS urbano envolve uma série de dados e análises convencionais que não foram abordadas neste trabalho, por não ser este seu objetivo. Todavia, a decisão de trabalhar com roteiro derivou da importância que esta análise tem para GIS aplicado ao turismo.

Na modelagem do sistema verificou-se que a subjetividade estava presente tanto nos dados como nas análises realizadas na busca do melhor roteiro. Sendo assim, trabalhou-se com um modelo de busca subjetiva de pontos, sem necessidade de conhecimento específico por conta do turista e com a caracterização destes pontos através da subjetividade dos mesmos.

Outro conceito importante implementado é o de meio de locomoção mais adequado, segundo os parâmetros de tempo e custo, determinados por curvas de satisfação

16

definidas por profissionais do espaço urbano. Sendo assim, conseguiu-se implementar um sistema flexível que permite ao turista elaborar roteiros adequados às suas ansiedades, considerando seu perfil, sem a necessidade de conhecimento prévio e detalhado sobre os pontos turísticos.

A validação do método através da aplicação em um caso de estudo possibilitou a visualização espacial das consultas, bem como a análise dos resultados por habitantes da cidade. Tais resultados mostraram-se satisfatórios, com recomendações de roteiros que correspondem às expectativas e às restrições dos turistas e aprovados pelos profissionais ligados à área de turismo da cidade.

Uma das principais características de se trabalhar com os conceitos e métodos da TSN é a possibilidade de acréscimo e retirada de dados (ou parâmetros) sem necessidade de remodelagem. Sendo assim, a ampliação desta aplicação na cidade de Belém, bem como o aumento do número de propriedades e dados subjetivos pode ser executado sem prejuízo ao que já foi implementado.

O método definido pode também ser aplicado à outra escala espacial. Neste trabalho foi aplicado ao perímetro urbano, mas, como foi verificado, pode ser ampliado ao município e, sob alguns ajustes, aplicado a uma região, um estado ou um país, na definição de roteiros de viagem, segundo características dos lugares.

Um dos pontos da aplicação que deve merecer maior atenção é a parte operacional do sistema que, devido às dificuldades de intercâmbio de dados entre os diversos módulos, se torna lento, pois a solução foi obtida semi-automaticamente. No entanto, considera-se que os objetivos deste trabalho, ligados às questões de modelagem e análise envolvendo informações subjetivas e a proposição de um método prático, simples e eficiente foram atingidas.

A otimização do modelo implementado pode ser disponibilizada como ferramenta de consulta em aeroportos, hotéis, rodoviárias, e pontos turísticos, via internet, podendo agregar também o conceito de atualização do roteiro. Sendo possível ao turista, mudar seu roteiro, visitar novos pontos ou procurar por estruturas de apoio no momento do passeio.

Mesmo sendo a terceira maior fonte de renda mundial, a atividade do turismo deve ser acompanhada para que não se transforme em ameaça ao ambiente, como uma indústria disfarçada, sendo este mais um campo de análise para aplicação da TSN.

É importante ressaltar que a implementação de um GIS aplicado ao turismo por completo envolve uma série de dados e análises, subjetivos ou não, que não foram abordados neste trabalho. Entretanto, que devem ser tratados em aplicações futuras, como o caso de identificar e qualificar o potencial turístico de regiões e direcionar investimentos.

17

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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BOLETINS TÉCNICOS PUBLICADOS

BT/PCC/296 Classificação dos Sistemas de Formas Para Estruturas de Concreto Armado. TOMÁS MESQUITA FREIRE, UBIRACI ESPINELLI LEMES DE SOUZA. 20p.

BT/PCC/297 Os Impactos do Sistema Individualizado de Medição de Água. EDUARDO S. YAMADA, RACINE T. A. PRADO, EDUARDO IOSHIMOTO. 13p.

BT/PCC/298 Avaliação das Habitações de Interesse Social na Região Metropolitana do Recife. ANTONIO FLÁVIO VIEIRA ANDRADA, LUIZ SÉRGIO FRANCO. 19p.

BT/PCC/299 Um Sistema Para Planejamento Operacional de Obras de Rodovias. ANDRÉS ANTONIO LARROSA INSFRÁN, JOSÉ FRANCISCO PONTES ASSUMPÇÃO. 22p.

BT/PCC/300 Retração e desenvolvimento de propriedades mecânicas de argamassas mistas de revestimento. PEDRO KOPSCHITZ XAVIER BASTOS, MARIA ALBA CINCOTTO, 12p.

BT/PCC/301 Metodologia de Diagnóstico, Recuperação e Prevenção de Manifestações Patológicas em Revestimentos Cerâmicos de Fachada. EDMILSON FREITAS CAMPANTE, FERNANDO HENRIQUE SABBATINI. 12p.

BT/PCC/302 Estudo Experimental Comparativo Entre Resfriamento Evaporativo e Radiativo em Ambiente Cobertos Com Telhas de Fibrocimento em Região de Clima Quente e Úmido. JOSÉ ROBERTO DE SOUZA CAVALCANTI, RACINE TADEU ARAÚJO PRADO. 31p.

BT/PCC/303 Qualidade do Projeto de Empreendimentos Habitacionais de Interesse Social: Proposta Utilizando o Conceito de Desempenho. MAURÍCIO KENJI HINO, SILVIO BURRATINO MELHADO. 20p.

BT/PCC/304 Recomendações Práticas Para Implementação da Preparação e Coordenação da Execução de Obras. ANA LUCIA ROCHA DE SOUZA, FERNANDO HENRIQUE SABBATINI, ERIC HENRY, SILVIO MELHADO. 12p.

BT/PCC/305 Metodologia de Posicionamento dos Elementos do Canteiro de Obras Utilizando a Teoria de Sistema Nebuloso. ANDRÉ WAKAMATSU, LIANG-YEE CHENG. 26p.

BT/PCC/306 Estruturas Organizacionais de Empresas Construtoras de Edifícios. ADRIANO GAMEIRO VIVANCOS, FRANCISCO FERREIRA CARDOSO. 14p.

BT/PCC/307 Fluxo de Informação no Processo de Projeto em Alvenaria Estrutural. EDUARDO AUGUSTO M. OHASHI, LUIZ SÉRGIO FRANCO. 22p.

BT/PCC/308 Arbitragem de Valor: Conceitos Para Empreendimentos de Base Imobiliária. FERNANDO BONTORIM AMATO, ELIANE MONETTI. 12p.

BT/PCC/309 Projeto Singapura da Prefeitura Municipal de São Paulo: O Conjunto Habitacional Zaki Narchi. PRISCILA MARIA SANTIAGO PEREIRA, ALEX KENYA ABIKO. 22p.

BT/PCC/310 Propriedades e Especificações de Argamassas Industrializadas de Múltiplo Uso. SILVIA M. S. SELMO. 27p.

BT/PCC/311 Subcontratação: Uma Opção Estratégica para a Produção. AMANDA GEIZA D. BARROS AGUIAR, ELIANE MONETTI. 12p.

BT/PCC/312 Recomendações para Projeto e Execução de Alvenaria Estrutural Protendida. GUILHERME ARIS PARSEKIAN, LUIZ SÉRGIO FRANCO. 20p.

BT/PCC/313 Evolução do Uso do Solo Residencial no Centro Expandido do Município de São Paulo. EUNICE BARBOSA, WITOLD ZMITROWICZ. 12p.

BT/PCC/314 Aplicação de Autômatos Celulares na Propagação de Ondas. RICARDO ALVES DE JESUS, ALEXANDRE KAWANO. 16p.

BT/PCC/315 Construções Temporárias para o Canteiro de Obras. ALLAN BIRBOJM, UBIRACI ESPINELLI LEMES DE SOUZA. 20p.

BT/PCC/316 Produtividade da Mão-de-Obra no Assentamento de Revestimento Cerâmico Interno de Parede. CARLUS FABRICIO LIBRAIS, UBIRACI ESPINELLI LEMES DE SOUZA. 23p.

BT/PCC/317 Análises Subjetivas do Espaço Urbano: Teoria dos Sistemas Nebulosos Aplicada a Sistemas de Informação Geográfica. CLAUDIA SADECK BURLAMAQUI, CHENG LIANG YEE. 19p.

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