A calibração do modelo visa à seleção do melhor conjunto de variáveis de entrada e parâmetros internos do programa, de forma a produzir o melhor ajuste entre os dados empíricos e a realidade observada. Esta tarefa envolve dois estágios. Primeiro, uma análise visual comparativa é executada, para cada tipo de mudança de uso do solo, entre as tendências gerais de resultados preliminares de simulação, as dicas fornecidas pelos mapas de transição do uso e de probabilidades de transição e as informações diretrizes contidas na sobreposição simultânea de diferentes mapas de variáveis explicativas sobre o mapa real de uso do solo em formato vetorial. Esta comparação objetiva separar aquelas variáveis ou evidências que estão efetivamente contribuindo para explicar os respectivos eventos daquelas que constituem apenas ruído para a modelagem (ALMEIDA, 2003). Os resultados obtidos pela análise multitemporal (vide Capítulo 4) constituem como importante referencial para a realização dos ajustes da modelagem.
A decisão final acerca da inclusão ou exclusão de uma dada variável ou evidência sempre dependerá de um amplo julgamento, no qual a importância ambiental da evidência e sua coerência com relação ao fenômeno (mudança de uso) que está sendo modelado sejam analisadas (ALMEIDA, 2003; SOARES-FILHO, 1998).
O segundo estágio de calibração concerne ao ajuste dos parâmetros internos do programa de simulação: tamanho e variância de manchas, proporções dos algoritmos de transição e número de interações. Técnicas heurísticas são empregadas para definir estes parâmetros do modelo de simulação com base em uma análise visual comparativa entre os resultados preliminares de simulação, o mapa real de uso, o de probabilidades de transição e o de transição de uso (ALMEIDA, 2003).
O software DINAMICA EGO apresenta um modelo para esse processo, conforme pode ser visualizado na Figura 3.7. No modelo, além da inserção dos mapas que fazem parte da simulação, também se faz necessário a entrada dos
seguintes parâmetros: a) tamanho e variância de manchas; b) proporções dos algoritmos de transição (Patcher e Expander); e, c) número de interações.
Figura 3.7 – Modelo para calibração da simulação de cenários futuros.
Inicialmente, foi realizado o cruzamento entre os mapas de 2001 e 2004, no intuito de mapear as transições (Figura 3.8), com o uso do módulo GeoProcessing Wizard do Arc View 3.2 (ESRI, 1998). Das informações geradas por esse mapa foram extraídas as variáveis das manchas: Média, Máximo, Mínimo, Desvio Padrão
e Variância (Tabela 3.13), para auxiliar na determinação dos valores dos parâmetros (tamanho e variância das manchas) a serem inclusos no modelo.
Figura 3.8 – Mapa de transições de uso e ocupação do solo, entre os anos 2001 e 2004, do
Uma questão importante em modelos de simulação de paisagem, sobretudo os estruturados em mosaico, refere-se à influência da vizinhança mais próxima nas chances de transição e na dinâmica das manchas, dado que a maioria das mudanças ocorre na interface entre as inúmeras manchas dos elementos de paisagem. Uma maneira encontrada para tanto, consiste em dividir o mecanismo de eleição de células a serem transicionadas em dois processos, a saber: um primeiro só de expansão ou retração de manchas (função de expansão) e um segundo de formação ou geração de manchas a partir de células nucleadas (SOARES-FILHO; ARAÚJO; CERQUEIRA, 2001).
O software DINAMICA EGO disponibiliza esses processos, aqui chamados de algoritmos de transição (Patcher e Expander). O functor Porcentagem da Matriz é a porcentagem de patcher e expander que serão aplicados em relação à criação das manchas. O valor (0) zero corresponde a 100% de patcher e o valor um corresponde a 100% expander, por exemplo, 0,3 significa 70% de patcher e 30% de expander, ou ainda, 0,8 representa 20% de patcher e 80% de expander. (SOARES- FILHO, 2007).
Tabela 3.13 – Variáveis estatísticas das transições de uso e ocupação do solo, entre os
anos 2001 e 2004, do baixo curso do rio Piranhas-Assu (RN). Classes: 3 = Atividade Agricultura; 4 = Atividade Industrial; 5 = Atividade Pecuária; 6 = Vegetação de Caatinga.
INDICADOR 6 3 6 4 6 5 3 5 5 3 3 6 5 6 Média 137,02 68,87 791,42 144,52 143,41 54,80 314,76 Máximo 1.893,55 388,63 4.075,34 1.431,95 511,19 742,42 2.490,29 Mínimo 0,00 0,09 0,54 0,00 2,41 0,00 0,02 DP 332,12 113,58 1.186,05 294,49 175,40 111,59 702,39 Variância 110.304,52 12.899,51 1.406.711,81 86.721,97 30.764,49 12.451,26 493.357,89
A partir da análise multitemporal da área de estudo e de observações in loco, verificou-se que a configuração espacial das manchas dá-se, geralmente, a partir de uma mancha inicial que se expande e/ou se retrai através do fator tempo. Isto caracteriza um padrão dinâmico espacial mais próprio do expander que do patcher.
Após vários testes, observou-se que os melhores resultados foram obtidos quando usadas as porcentagens de expander/patcher apresentadas na Tabela 3.14.
Tabela 3.14 – Porcentagem de Expander e Patcher usadas na simulação.
PARÂMETROS Transição
3 TO 5 3 TO 6 5 TO 3 5 TO 6 6 TO 3 6 TO 4 6 TO 5
Porcentagem de EXPANDER 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 1.0
Porcentagem de PATCHER 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0
O último parâmetro a ser inserido no modelo refere-se ao número de interações na execução da simulação, isto é, o número de passos que o programa simulará no período de tempo considerado. Para a fase de calibração, neste trabalho, foi executado o período de 2001-2004, então foram estipuladas três interações, que correspondem ao intervalo de anos analisados.
Após a inserção dos parâmetros necessários para a calibração, executou-se o modelo, que teve como resultado oito mapas para cada passagem de ano, no período considerado (2001-2004), isto é, oito mapas para 2002, oito mapas para 2003 e oito mapas para 2004, totalizando 24 mapas. Dos oito mapas, um corresponde à paisagem simulada e os restantes referem-se aos mapas de probabilidade para cada transição envolvida, a saber: Vegetação Caatinga para Atividade Agrícola, Vegetação Caatinga para Atividade Industrial, Vegetação Caatinga para Atividade Pecuária, Atividade Pecuária para Atividade Agrícola, Atividade Pecuária para Vegetação Caatinga, Atividade Agrícola para Atividade Pecuária e Atividade Agrícola para Vegetação Caatinga.