Ferramenta de simulação com abordagem de sistema multiagente para a dinâmica de uso da terra

Abstract

Mudanças na cobertura e no uso da terra estão entre as mais impactantes e difusas fontes de alteração na superfície terrestre. Para atenuar os problemas advindos da intensificação desses processos, é necessário implementar políticas que se fundamentam em um melhor entendimento da dinâmica das mudanças no uso e cobertura da terra. A modelagem desses sistemas pode contribuir para a investigação de cenários ambientais mais favoráveis, visando ao equilíbrio entre políticas de conservação e o avanço das atividades de uso da terra para sua exploração econômica. O trabalho propõe uma ferrramenta de simulação computacional denominada MASE, um sistema multiagente para simulação ambiental, que fornece o arcabouço necessário para a simulação de modelos configuráveis pelo usuário,ao permitir testes de hipóteses e investigação de relações entre as variáveis. A abordagem de sistemas multi agente permite representar os processos de transformação do uso e cobertura da terra por meio de agentes autônomos com comportamentos heterogêneos, que competem e interagem entre si e com o ambiente. É a metáfora natural para representara complexidade dos elementos naturais e das pressões antrópicas, e suas relações. A ferramenta pode ser sintetizada como um SMA híbrido de coordenação competitiva. A contribuição principal da ferramenta consiste na flexibilidade de configuração do modelo e da possibilidade de adoção de vizinhanças variáveis. O potencial da ferramenta MASE é ilustrado pelo estudo de caso desenvolvido no bioma Cerrado, considerado um hotspotda biodiversidade mundial e uma das últimas fronteiras agrícolas do mundo. Os detalhes da arquitetura e protótipo são seguidos pela apresentação dos experimentos que servem de teste para as funcionalidades implementadas. Os resultados obtidos foram muito positivos,com boa representação espacial geral e emergência de padrões. As limitações da ferramenta são discutidas e as direções de pesquisas futuras são apresentadas. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Land Use/Cover changes are among the most striking and diffuse sources of alteration of the Earth’s land surface. To mitigate the problems arising from the intensification of these processes, it is necessary to implement policies founded upon a better understanding of the land use/cover changes dynamics. The modeling of these systems may lead to the investigation of more benefic environmental scenarios, aiming the balance between conservation policies and the advance of land use activities for its economic exploitation. This work proposes a computational simulation tool called MASE, a multiagentsystem for environmental simulation, which provides the framework needed to simulate the model configured by the user and allows hypothesys testing and the investigation of relations between variables. The multiagent system approach allows us to represent the land use/cover transformation through independent agents with heterogeneous behaviors that compete and interact with each other and the environment. It is a natural meta phorto represent the complexity of the natural elements and human pressures, and their relations hips. The tool can be synthesized as a SMA Hybrid coordination competitive. The main contribution of the tool consists of the configuration flexibility of the model, the mechanism of decision-making agents and the possibility of adopting changing neighborhood. The potential of the MASE tool is illustrated through a study case developed in the Cerrado, considered a global biodiversity hotspot and one of the world’s last agricultural frontier. The details of the architecture and prototype are followed by the presentation of the experiments that serve to test the implemented functionalities. The results were very positive, with good general spatial representation and emergence of patterns. The tool’s limitations are discussed and directions for further research are presented.