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Uso do OMTG para Modelagem Ambiental do SistemaManguezal da Ilha do Maranhão Frente o Aumento do Nível
do Mar
Márcio Vennan de Sousa Galeno¹, Jouglas Willians Castro Serrão¹, Iran CharlesPereira Belfort¹, Carlos Ronaldo do Nascimento Filho¹, Elilson Santos¹, Ramon
Bezerra¹, André Luís Silva dos Santos¹
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão – IFMAAvenida Getúlio Vargas, 04, Monte Castelo – 65030005 – São Luís MA, Brasil
{marciovennan,jouli1204,irancharles,elilson.java,ramonbezerra90}@gmail.com, [email protected], [email protected]
Abstract. The rising sea level is a typical effect of climate change in themangrove swamp is particularly sensitive to this process. Climate change andpossible changes to ecosystems, need to study and analysis of certain objectsare of utmost importance for the socio-economic and environmental. But theserepresent real objects and phenomena in a computer system is quite complex.Thus, it is necessary to build an abstraction of geographic data for asimplified representation. The OMT-G is a modeling technique of geographicapplications that can facilitate the representation capability of real-worldobjects for the computer. This study aims to present a modeling of themangrove system of the island of Maranhao, based on the study by Bezerra(2014), who developed a conceptual model of the mangrove response patternto the dynamic rise of the sea level.
Resumo. A elevação do nível do mar é um efeito típico das mudançasclimáticas em que o manguezal é particularmente sensível a este processo.Com as mudanças climáticas e as eventuais alterações dos ecossistemas anecessidade de estudo e análise de certos objetos são de extrema importânciapara o meio socioeconômico e ambiental. Porém representar tais objetos efenômenos reais em um sistema informatizado é bastante complexo. Dessaforma, é necessário construir uma abstração de dados geográficos para obteruma representação simplificada. O OMT-G é uma técnica de modelagem deaplicações geográficas que pode facilitar a capacidade de representação deobjetos do mundo real para o computacional. Este trabalho tem comoobjetivo apresentar uma modelagem do sistema manguezal da ilha doMaranhão, tomando como base o estudo de Bezerra (2014), que desenvolveuum modelo conceitual do padrão de resposta do manguezal à dinâmica deelevação do nível do mar.
1. Introdução
O manguezal é um sistema ecológico costeiro tropical, geralmente é encontrado emlocais que haja encontro da água doce com água salgada, sendo o solo úmido, salgado,lodoso, pobre em oxigênio, mas muito rico em nutrientes [Correia e Sovierzoski 2005].
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JIM, 2016. ISSN: 2358-8861
Entender o comportamento do manguezal frente a elevação do nível do mar é umgrande desafio.
Neste cenário, notase a complexidade em realizar uma representaçãocompleta do entendimento de objetos e fenômenos do mundo real, sobretudo em umsistema informatizado. Deste modo, é preciso delimitar o escopo ao definir os conceitosdo que se quer representar através de um modelo de dados conceitual. A modelagem éuma simplificação da realidade em modelos menores e de fácil estudo, os mesmosajudam a visualizar o sistema como ele é, como é seu comportamento e quais asdecisões têm que ser tomadas para quando houver a necessidade de aplicar o estudo[Martinez e Frozza 2014]. O OMTG que é um modelo de dados geográfico partindodas primitivas básicas da UML, e que introduz primitivas geográficas com o objetivo deaumentar a capacidade de representação semântica [ Davis e Laender 2014].
O presente trabalho teve como objetivo fazer uma modelagem usando o padrãoOMTG a partir do modelo conceitual do padrão de resposta do manguezal à dinâmicade elevação do nível do mar criado por Bezerra (2011). Com o OMTG foi possívelcriar uma representação de um modelo de dados orientado a objetos para facilitar aimplementação desse modelo, assim como o desenvolvimento de outras aplicações emcima do sistema manguezal da ilha do Maranhão.
2. OMTG
O modelo OMTG é baseado em três conceitos principais: classes, relacionamentos erestrições de integridade espaciais. As classes e relacionamentos representam asprimitivas básicas para a criação de um esquema estático de uma aplicação. Aidentificação de restrições de integridade espacial consiste na identificação de condiçõespara garantir a integridade do banco de dados [Davis e Laender, 2014].
As classes representadas podem ser do tipo georreferenciada (Figura 1a) ouconvencional (Figura 1b) exatamente como é simbolizada na UML. Uma classegeorreferenciada representa um conjunto de objetos que têm alguma representaçãoespacial associado ao mundo real. Um retângulo no canto esquerdo da classe indica ageometria da representação. As classes convencionais não possuem propriedadesgeográficas ou geométricas, são utilizadas para descrever objetos com propriedades,comportamento e se relacionam com objetos espaciais.
Figura 1. Notação gráfica para as classes do modelo OMTG. Fonte: adaptadoDavis e Laender (2014).
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As primitivas geográficas são organizadas em dois grupos: Geo Objetos, querepresenta objetos discretos e estruturas em rede (topologia); e, Geo Campos, querepresenta dados distribuídos continuamente no espaço, como minerais e sementes sobo solo [Martinez e Frozza, 2014]. A Figura 2 mostra os tipos de classes do modeloOMTG.
Figura 2. Representação de classes OMTG. Fonte: Matizez e Frozza (2014).
3. Elevação Do Nível Do Mar E A Dinâmica Do Manguezal
Um dos impactos das mudanças climáticas que afetam o manguezal é a elevação donível do mar. Por está localizado em áreas de influência de maré, o manguezal éparticularmente vulnerável ao processo de elevação do nível do mar, apresentando,contudo, resistência e resiliência a este processo. [Bezerra 2014).
Segundo Gilman, Ellison and Coleman (2007 apud Bezerra 2014) indicam trêscenários gerais que definem o padrão de resposta do manguezal conforme as alteraçõesdo nível do mar (Figura 3): cenário de não elevação, retração e elevação do nível domar. Tendose em consideração uma escala local para períodos de décadas ou mais.
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Figura 3. Cenários de padrões de reposta do manguezal conforme asalterações do nível do mar. Fonte: Bezerra (2014).
Conforme a Figura 3 observase que no cenário de não elevação do nível do mar (Figura3a), não há alterações significativas na estrutura do ecossistema do manguezal. Nocenário de retração (Figura 3b), há a possibilidade de o manguezal ocupar áreas queestavam submersas, e dependendo da topografia, expandir lateralmente ou em direçãoao próprio canal do rio. E quando ocorre a elevação do nível do mar (Figura 3c) ocorrea inundação permanente e erosão de áreas ocupadas pelo manguezal e o deslocamentoda área de influência das marés (AIM), ocasionando perdas de diversidade biológica emdecorrência de alterações no hidroperíodo e na zonação préexistente das espéciesvegetais do manguezal [Bezerra 214].
A partir desse cenário Bezerra (2014) propôs um modelo conceitual (Figura 04),denominado BRMANGUE, que apresenta os fluxos de padrões de resposta domanguezal frente à elevação do nível do mar.
Figura 4. Modelo conceitual BRMANGUE considerando a elevação do nível domar, dinâmica do manguezal, uso e ocupação do solo e restrições ambientais.Fonte: adaptado de Bezzera (2014).
4. Modelagem Do Sistema Manguezal Da Ilha Do Maranhão
A modelagem geográfica do sistema manguezal da ilha de do Maranhão compreende ageração de um modelo orientado a objetos para facilitar a compreensão e aimplementação do modelo conceitual BRMANGUE de Bezerra (2014) em váriaslinguagens de programação. O objetivo de uma modelagem é sistematizar oentendimento que é desenvolvido a respeito de objetos e fenômenos que serãorepresentados em um sistema informatizado [Borges, Davis e Laender 2005].
Foi proposto por Bezerra (2014) uma abordagem metodológica para simular opadrão de resistência do manguezal a elevação do nível do mar, usando modelagemespacialmente explícita baseada em autômatos celulares, isto é, um sistema lógico quetem o conceito de célula como unidade fundamental (Figura 5). Para isso foi utilizado ométodo de rasterização de mapas através do software TerraView. Rasterizar é a tarefade converter uma imagem vetorial em uma imagem raster (pixel ou pontos). “Arepresentação raster ou tesselação é caracterizada por uma matriz de células detamanhos regulares, onde para cada célula é associado um conjunto de valoresrepresentando as características geográficas da região” [Botelho 1995 apud
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Albuquerque e Borges 2002, p. 5]. A Figura 05 apresenta um exemplo de rasterizaçãodo uso e ocupação do solo da ilha do Maranhão.
Figura 5. Apresenta uma imagem rasterizada do uso e ocupação da ilha domaranhão. Fonte: Bezerra (2014)
A partir da análise do cenário estudado e do modelo conceitual BRMANGUE,foi possível a extração de 18 entidades para a construção da modelagem orientada aobjeto do sistema manguezal da ilha do Maranhão. São elas: IlhaDoMaranhao, Celula,UsoOcupacao, VegetacaoTerrestre, AreaAntropica, Manguezal, Mangue, Praia, Mar,Solo, MangueIndiscriminado, LeitodoCanal, Concrecionario, LatosSolo, Altimetria,Mare, BaixaMar, Preamar. Assim, foi possível criar uma abstração dos objetos efenômenos para ajudar na compreensão do sistema de manguezal frente o aumento donível do mar, resultando na modelagem ambiental apresentada na Figura 6.
Figura 6. Modelagem do Sistema Manguezal da Ilha do Maranhão Frente oAumento Nível do Mar.
A classe IlhaDoMaranhao (Figura 6) representa na modelagem OMTG os dados
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obtidos através de uma imagem da Ilha do Maranhão, isto é, o dado raster obtido docatálogo de imagens do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais). Esta classe édefinida pelo modelo OMTG como georreferenciada, descrevendo um conjunto deobjetos que possuem representação espacial e estão associados a regiões da superfícieda terra [Câmara 1995]. A partir desta classe baseiamse as demais classes básicas paraa modelagem, como o mapeamento de uso e ocupação do solo (UsoOcupacao), o mapade solos (Solo), altimetria (Altimetria), maré (Mare) e todas as outras classes derivadasdestas. A classe célula representa uma das várias células que compõem o espaço celular,um conjunto de células de forma regular que cobrem o geocampo referente ao dadoraster da Ilha de São Luís.
Diante disso, considerouse o OMTG adequado para a tarefa de modelagem debanco de dados geográficos, pois através do suporte a múltiplas representações deobjeto e relacionamentos espaciais há uma grande expressividade na representaçãográfica aumentando a capacidade de codificação. Dessa forma, possibilitouse oaumento da capacita representativa do modelo real do espaço para um modelocomputacional.
5. Conclusão
O objeto resultante da modelagem feita com o auxílio do OMTG, o mapeamento dasentidades envolvidas no estudo no formato de classes se faz útil quando possibilita queoutros pesquisadores possam continuar a pesquisa implementando o modelo em umalinguagem que seja mais confortável para o mesmo, aumentando assim a velocidade deprodução de novas implementações do mesmo modelo.
ReferênciasAlbuquerque, K.; Borges, V. (2012) “Curso de especialização em geoprocessamento”,
http://csr.ufmg.br/geoprocessamento/publicacoes/Modelagem%20de%20dados%20geografico.PDF. Julho.
Borges, k. A. V.; DAVIS, C. A.; Laender, A. H. F (2005) “Modelagem conceitual de dadosgeográficos”, Curitiba, Paraná: MundoGEO.
Bezerra, D. da S. (2014) “Modelagem da Dinâmica do manguezal frente à elevação do nível domar”. São José dos Campos: INPE. Tese de doutorado.
Câmara, G. (1995) “Modelos, linguagens e arquiteturas para bancos de dados geográficos”, SãoJosé dos Campos: INPE. Tese de doutorado.
Correia, M. D. and Sovierzoski, H. H. (2005) “Ecossistemas Marinhos”,http://www.ufal.edu.br/usinaciencia/multimidia/livrosdigitaiscadernostematicos/Ecossistemas_Marinhos_recifes_praias_e_manguezais.pdf, Setembro.
Davis, C. A. and Laender, H. F (2014) “Extensões ao Modelo OMTG para Produção de
Esquemas Dinâmicos e de Apresentação”, Belo Horizonte: INPE.
Martinez, A. O. T.; Frozza, A. A (2016). “OMTG Design: uma ferramenta para modelagem dedados espaciais”, http://www.lbd.dcc.ufmg.br/colecoes/erbd/2014/0013.pdf >, Agosto.
Marengo, J. A. (2006) “Mudanças Climáticas Globais e seus Efeitos sobre a Biodiversidade”,http://www.mma.gov.br/estruturas/imprensa/_arquivos/livro%20completo.pdf, Setembro.
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