Este capítulo é dedicado à apresentação de um exemplo real de uso da linguagem. Inicialmente descreve-se a estrutura geral de um programa usando a linguagem LEGAL. A seguir apresenta-se um procedimento metodológico desenvolvido no INPE para elaboração de cartas temáticas de Vulnerabilidade Natural à Erosão. Na sequência mostra-se como é possível automatizar algumas etapas do procedimento metodológico apresentado anteriormente e apresenta os dados utilizados e resultados obtidos. Finalmente é feita uma comparação dos resultados obtidos através da linguagem com os resultados disponíveis, que foram obtidos através de manipulação manual dos dados.

7.1 - ESTRUTURA DE UM PROGRAMA EM LEGAL

Um programa em LEGAL é formado por uma sequência de comandos, sendo que cada comando determina uma ação a ser executada pelo sistema. As ações podem ser de três tipos: ações de declaração, ações de instanciação e ações de atribuição.

{

}

O interpretador de comandos da linguagem LEGAL, descrito no capítulo 5, lê cada comando encontrado e executa a ação determinada pelo comando. Somente uma ação é executada a cada instante. A sequência de comandos de um programa em LEGAL deve estar em um arquivo no formato ASCII, seu início é determinado pela primeira ocorrência do caracter {, e o seu fim determinado pelo caracter }. Outras ocorrências do par { , } podem acontecer dentro da sequência de camandos do programa.

Cada ação de declaração define o nome de uma ou mais variáveis que poderão ser utilizadas no decorrer do programa. Toda variável deve ser declarada antes de ser usada por algum comando da linguagem. É através destes nomes de variáveis que o programa acessa os dados geográficos disponíveis no banco. Além de definir o nome de uma variável, a ação de declaração também determina que categoria de dados geográficos presentes no banco poderão posteriormente ser associados a este nome.

Sintaxe:

Tematico solos ("pedologia");

Define o nome da variável solos, cuja classe do modelo conceitual do SPRING é temática, e que poderá ser associada a planos de infomação da categoria pedologia.

Define o nome da variável solonumerico, cuja classe do modelo conceitual do SPRING é numérica, e que poderá ser associada a planos de informação da categoria ponderações.

Maiores informações sobre a sintaxe dos comandos da linguagem podem ser encontradas no apêndice I e nos manuais do sistema SPRING.

A ação de instanciação associa um nome de variável declarada anteriormente, através de uma ação de declaração, a um plano de informação presente no banco de dados, ou associa o nome de uma variável a um plano de informação que está sendo criado pela ação de instanciação.

Uma ação de instanciação é caracterizada pelos comandos Recupere e Novo. O comando Recupere associa o nome de uma variável a um plano de informação existente no banco de dados geográfico corrente; já o comando Novo cria um novo plano de informação no banco de dados e associa este novo plano ao nome de uma variável declarada anteriormente e presente antes do sinal de "=".

Associa o nome da variável solos ao plano de informação solos_224, presente no banco de dados.

solonumerico = Novo (Nome = "soloponderado", ResX=60, ResY=60,

Escala = 100000, Min=1, Max=3);

Cria no banco de dados o plano de informação soloponderado e associa este plano à variável do programa de nome solonumerico.

Uma ação de atribuição consiste em associar a uma variável declarada e instanciada o resultado de uma expressão envolvendo os operadores da linguagem e os dados recuperados do banco corrente.

Na versão 2.0.4, para a execução de um programa em LEGAL, é necessário estar rodando o SPRING, tendo um banco e um projeto ativos.

7.2 - EXEMPLO DE APLICAÇÃO

Para exemplificar a utilização da linguagem e validar os operadores zonais optou-se por usar uma aplicação cujos dados de entrada e resultados estavam disponíveis. Isso permitiu a comparação com os resultados obtidos através dos operadores da linguagem LEGAL.

O objetivo da aplicação usada como exemplo é fazer o mapeamento do grau de resistência ao processo natural à erosão de uma determinada região geográfica de estudo. A metodologia usada para elaborar este mapeamento foi desenvolvida no INPE para uso na primeira fase do Zoneamento Ecológico Econômico(ZEE) dos estados da Amazônia Legal e usa imagens orbitais como âncora na determinação das unidades homogêneas de paisagem (Crepani et al.,1996).

Para dar subsídios ao leitor no entendimento do exemplo de uso da linguagem, apresenta-se a seguir o roteiro metodológico para elaboração de cartas temáticas de Vulnerabilidade Natural à Erosão. Uma descrição completa da metodologia pode ser encontrada em (Crepani et al.,1996) e (Becker e Egler,1996).

O procedimento metodológico desta aplicação, segundo a metodologia desenvolvida no INPE, pode ser divido em 7 etapas, conforme ilustrado na figura 7.1.

A seguir descreve-se sucintamente cada etapa:

Tabela 7.1 - Valores de estabilidade de unidades de paisagem

FONTE: (Crepani et al., 1996, pag. 7)

Modificada de Tricart, (1977).

O uso da terra e o clima (temperatura, intensidade de precipitação e distribuição de precipitação durante o ano) são parâmetros também considerados pela metodologia.

Os aspectos que são considerados para caracterizar uma unidade homogênea do ponto de vista da estabilidade e vulnerabilidade são os seguintes:

• Rocha

• Solo

• Relevo

• Vegetação

A integração destes dados temáticos, que estão em escala de medida nominal, é feita segundo um modelo que estabelece 21 classes de vulnerabilidade à erosão, distribuídas entre as situações de predomínio dos processos de pedogênese (às quais se atribuem valores próximos de 1,0), passando por situações intermediárias (às quais se atribuem valores ao redor de 2,0) e situações de predomínio dos processos erosivos modificadores das formas de relevo, morfogênese (às quais se atribuem valores próximos de 3,0) (Crepani et al., 1996).

Este modelo de integração é aplicado individualmente a cada tema, dentro de cada unidade ambiental, atribuindo a cada unidade uma nota correspondente ao comportamento, em relação à erosão, da classe do tema presente na unidade.

Por exemplo, para o tema geologia, se o tipo de rocha presente na unidade apresenta alto grau de coesão, atribui-se à unidade nota próxima à estabilidade (1,0). Se o tipo de rocha presente na unidade apresenta valores intermediários no seu grau de coesão, atribui-se nota ao redor de 2,0 à unidade. E por fim, se o tipo de rocha presente na unidade apresenta baixa resistência à erosão, pequeno grau de coesão, atribue-se nota próximo à vulnerabilidade (3,0). O resultado desta integração é a vulnerabilidade de cada unidade ambiental devido as informações provenientes de cada tema avaliado, geologia, geomorfologia, vegetação e solos.

A tabela 7.2 resume as 21 classes de vulnerabilidade/estabilidade usadas pelo modelo para integrar os dados temáticos. A representação destas classes em um mapa temático é feita por meio de cores, também mostradas na tabela 7.2.

Tabela 7.2 - Modelo de integração e representação de dados temático

FONTE: (Crepani et al., 1996, pag. 17)

A determinação da classe de vulnerabilidade resultante de uma unidade territorial básica é obtida considerando-se simultaneamente a contribuição de todos os temas. Ou seja, a nota final de cada unidade pode ser obtida por uma média entre as notas individuais de cada tema para cada unidade ambiental. A figura 7.2 ilustra a operação final para determinação da vulnerabilidade resultante.

Figura 7.2 - Modelo para estimar a Vulnerabilidade Natural à Erosão de uma Unidade Territorial Básica

As 21 classes de vulnerabilidades apresentadas na tabela 7.2 foram nomeadas conforme a tabela 7.3:

Tabela 7.3 - Nome das classe de vulnerabilidade/estabilidade

7.2.2 - ELABORAÇÃO DE CARTA DE VULNERABILIDADE USANDO A LEGAL

O roteiro metodológico transcrito na seção anterior foi executado pela equipe responsável pelo projeto ZEE no INPE sobre uma área selecionada, nas seguintes condições:

• todos os mapas foram usados no formato analógico, em papel;
• a etapa "C", - Elaboração de mapa preliminar de unidades homogêneas foi executada a partir de uma imagem em papel.
• a etapa "D"- Associação do mapa preliminar de unidades homogêneas com dados auxiliares, foi executada pelo "overlay" dos dados analógicos.

Como o objetivo do presente trabalho nesta fase visa somente validar e exemplificar os operadores desenvolvidos e mostrar que através de uma linguagem de comandos é possível automatizar etapas repetitivas de manipulação, as etapas A, B e C do roteiro metodológico não foram aqui executadas.

Como na primeira fase do Zoneamento Ecológico Econômico(ZEE) dos estados da Amazônia Legal os parâmetros de uso da terra e de clima não estavam disponíveis e não foram utilizados pelo processo manual, eles também não serão considerados no exemplo aqui apresentado.

7.2.2.1- CONVERSÃO DOS DADOS

Para execução do roteiro metodológico no ambiente de manipulação da linguagem LEGAL foi necessário converter os dados para o formato digital e geo-referenciá-los.

O trabalho de digitalização dos mapas já havia sido iniciado no sistema SGI, desenvolvido pelo INPE. Estes dados foram importados para o sistema SPRING através de seu módulo de importação.

A partir de uma análise dos dados digitalizados e os dados em papel verificou-se a necessidade de se fazer uma série de correções nos dados digitais, devido a erros de digitalização e a erros de associações temáticas aos polígonos digitalizados. Procurou-se, na medida do possível, manter fiel o padrão de cores usados nos mapas do projeto RADAMBRASIL.

7.2.2.2 - MANIPULAÇÃO DOS DADOS

A partir do cruzamento entre os mapas temáticos no formato digital com o mapa de unidades homogêneas, verificou-se a presença de mais de uma classe de cada tema em uma unidade ambiental, ou seja, em uma determinada unidade existia mais de um tipo de rocha para o tema geologia ou mais de um tipo de cobertura vegetal para o tema vegetação, por exemplo. Estas discrepâncias podem ser atribuídas às imprecisões presentes nos mapas temáticos utilizados, que apresentam-se em escala 4 vezes menor que a da imagem TM-LANDSAT e foram gerados a partir de imagens de radar ( Projeto RADAM BRASIL ). Outra possível causa destas discrepâncias pode ser os critérios de classificação aplicados pelo projeto RADAMBRASIL sobre imagens de radar.

Devido a estas discrepâncias, adotou-se neste trabalho a seguinte abordagem: consideram-se todas as classes presentes, a partir do cruzamento, em cada unidade ambiental. Para isto, ao invés de atribuir a nota de uma classe do tema para a unidade, atribuiu-se uma média das notas das classes presente na unidade ambiental. Por exemplo, se para o tema solos ocorrer em uma unidade a presença de 70% de Terra Roxa Estruturada, nota 2.0, e 30% de solos Hidromórficos, nota 3.0, o valor atribuído à unidade será 2.3 (2.0*0.7 + 3.0*0.3).

Assim, o cálculo do valor médio é ponderado pela área do componente do tema dentro da unidade ambiental, ou seja, componentes de áreas maiores terão maior participação na nota atribuída para a unidade. Esta abordagem pode ser vista como uma operação de média zonal, onde a unidade ambiental define a região, e as notas das classes do tema, os dados avaliados.

A figura 7.3 sintetiza as principais operações executadas sobre os dados para validar os operadores desenvolvidos neste trabalho.

Figura 7.3 - Operações executadas sobre o conjunto de dados

7.2.2.3. - APRESENTAÇÃO DOS DADOS E RESULTADOS OBTIDOS

A seguir apresenta-se uma série de figuras com os dados de entrada, resultados intermediários e produto final, obtidos a partir de manipulações no ambiente da linguagem LEGAL. Referências para os dados primários, a partir dos quais os dados digitais foram obtidos, podem ser encontradas na seção 6.2.

A Figura 7.4 mostra um mosaico da imagem do sensor TM/LANDSAT em composição colorida 3B4G5R de 24 e 31 de julho de 1992 da área de estudo. A figura 7.5 mostra as unidades territoriais básicas (utbs) obtidas a partir de análise e interpretação da imagem apresentada na Figura 7.4.

Figura 7.5 - Compartimentação das Unidades Territoriais Básicas da área de estudo

As Figuras 7.6, 7.7, 7.8 e 7.9 são compostas de 3 partes. A parte (a) de cada figura mostra o mapeamento de cada tema para a região de estudo, obtido a partir do mapa temático correspondente gerado pelo projeto RADAMBRASIL na escala 1:1.000.000.

A parte (b) de cada figura ilustra uma pequena região da grade de valores médios calculados para as unidades territoriais básicas. Este cálculo envolve duas operações; a primeira é uma operação pontual de ponderação, em que valores são atribuídos as classes do tema; e a segunda é uma operação zonal de média, em que o valor médio para o tema dentro de cada unidade territorial básica é calculado.

A parte (c) de cada figura mostra o mapa temático de vulnerabilidade devido ao tema em questão. Este mapa foi gerado por uma operação pontual de fatiamento, feita sobre a grade de valores médios das unidades territoriais básicas para o tema em questão. O resultado desta operação de fatiamento de cada tema não é usado nas etapas seguintes da metodologia, mas pode ser útil em uma análise detalhada da contribuição de cada tema.

Continuação