Modelagem Ambiental

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Modelagem de Sistemas 
Ambientais
Aula de hoje:
Apresentação da disciplina e do 
plano de ensino
Prof.Me Edson Massoli
UNIVAG
CENTRO UNIVERSITÁIO
Ementa
Oferece instrumentos metodológicos disponíveis em softwares do
ambiente SIG (Sistema de Informação Geográfica) para
caracterização ambiental e avaliação de impactos. Inicialmente são
apresentados os principais bancos de dados geoespaciais que
disponibilizam informações básicas como cartas digitais de
vegetação,distribuição espacial de espécies, tipos de
relevo,formações geológicas, hidrografia e uso e ocupação do solo. A
partir da construção de um banco de dados, o aluno utilizará técnicas
específicas para produzir modelos digitais de elevação (MDE),
caracterização morfométrica de bacias hidrográficas e avaliação da
fragmentação florestal. Utilizando os mesmos dados aplicaremos
análises multicriteriais para auxilio na tomada de decisões de
questões ambientais complexas, tais como áreas mais adequadas para
instalação de empreendimentos planejamento de uso das terras e
análise de sensibilidade ambiental.
Objetivo Geral
Instrumentalizar os discentes com técnicas de 
modelagem computacional no ambiente 
SIG (Sistema de Informação Geográfica) 
aplicadas a caracterização e análise 
ambiental.
Objetivos Específicos
• Delimitar e caracterizar a bacias hidrográficas a partir de MDT 
(Modelo digital de terreno) 
• Construir visualizações em 3D da paisagem utilizando (MDT_HC) 
modelo digital de terreno hidrologicamente consistido 
• Utilizar técnicas de modelagem multicriterial para produção de 
mapas de susceptibilidade de erosão e risco ecológico.
Metodologia
• Aulas expositivas
Metodologia ativas
• Estudos de caso
• Estudo de artigos científicos
Entrega de resenha
• Exercícios práticos de modelagem usando 
SIG (Sistema de informação geográfica)
Avaliação
IA – Seminário (Nota 0 – 10)
IA’s – Prova Parcial (Nota 0 – 10)
PB – Prova Bimestral
Média Bimestral = (med_IA’s + PB)/2
Média aritmética
Nota – 0 a 10
Complexidade dos Sistemas 
ambientais
Sistemas
Padrões – Qual a configuração 
de elementos (onde? Quanto?)
X
Processos – Que parâmetros são 
determinantes para chegar a 
essa configuração?
Definição de Sistema
elemento elemento
elementoelemento
Entrada Saída
Conjunto organizado de elementos e de 
interações entre os elementos.
Conjunto estruturado de atributos e objetos, 
onde estes relações constituem um 
funcionamento complexo.
Definição de Sistema
elemento
elemento
elemento elemento
elemento elemento
elemento elemento
elemento
elemento
elemento elemento
elemento
elemento
elemento elemento
Saída
Muitas vezes chamaremos de sistema 
“processos e/ou etapas” que na verdade 
são subsistemas de sistemas maiores e 
mais complexos. 
Classificação de Sistemas
Em função da complexidade e do aspecto 
analisado pelo pesquisador, os sistemas 
podem ser classificados quando ao sua 
funcionalidade e estrutura. 
Classificação funcional de 
Sistemas
Sistemas isolados: São aqueles que, dadas as condições 
iniciais, não perdem nem recebem energia ou matéria do 
ambientes que o circundam. 
Ex: Processo geológicos e/ou erosão do solo a partir de uma encosta.
Classificação funcional de 
Sistemas
Fechado: Recebe energia e não recebe matéria
Ex: Planeta Terra (Exceto Asteróides)
Classificação funcional de 
Sistemas
Aberto: Constates trocas de energia e matéria
Ex: Bacia hidrográfica e Ecossistemas
Classificação estrutural dos 
sistemas
Sistemas morfológicos:
São compostos apenas pela associação de propriedades físicas de seus 
componentes.
Ex: (comprimento, altura, largura, declividade, granulometria, 
densidade e etc).
É um exemplo típico de subsistema, onde se modela apenas o 
relacionamento entre variáveis específicas de um dados sistema.
Classificação estrutural dos 
sistemas
Sistemas encadeantes:
São compostos por cadeias de subsistemas, possuindo 
tanto grandeza como localização espacial, sendo 
dinamicamente relacionados por uma cascata de 
matéria e energia. Caracteriza um (ou mais) processos 
do sistema.
Ex: Sistema ecológico 
Classificação de sistemas
Sistema processo-resposta
São formados pela combinação de sistemas morfológico
(forma) e sistemas encadeantes (processo). Qualquer
alteração na forma influencia o funcionamento e vice
versa.
Esse é o tipo de sistema onde, a partir de sua
caracterização, chaga-se o mais próximo possível do
entendimento global do sistema.
Modelos
Um modelo é definido como uma representação 
simplificada e abstrata de um fenômeno, processo ou 
sistema.
Baseia-se em uma descrição formal de entidades, 
relações e comportamentos
Modelagem 
Modelagem pode ser definida com um processo de
aplicação do conhecimento fundamental ou experiência
para descrever e prever o comportamento de um sistema
real.
Permite por meio de manipulação de parâmetros, 
simular os efeitos de mudanças no fenômeno ou sistema 
que representa.
Simplificação do mundo real
Processos, fenômenos e sistemas 
que podem ser modelados
Bacia hidrográfica
Processos, fenômenos e sistemas 
que podem ser modelados
• Fenômenos climáticos
Processos, fenômenos e sistemas 
que podem ser modelados
• Poluição do ar
Processos, fenômenos e sistemas 
que podem ser modelados
• Poluição de corpos hídricos
Processos, fenômenos e sistemas 
que podem ser modelados
• Processos erosivos
Processos, fenômenos e sistemas 
que podem ser modelados
• A caracterização da paisagem
Processos, fenômenos e sistemas que 
podem ser modelados
A dinâmica da fragmentação florestal
Tipos de modelos
Modelo conceitual
O modelo conceitual é o primeiro e mais fundamental
dos modelos. A modelagem conceitual corresponde a formar 
uma concepção geral do fenômeno.
Quando se atinge uma compreensão profunda de
um fenômeno é comum que os modelos conceituais sejam
chamados de “leis” ou “princípios.
Tipos de modelos
Modelos físicos
Em geral, são modelos que reproduzem em escala
reduzida, modelos conceptuais de fenômenos de interesse,
chamados de protótipos ou maquetes. Devido aos avanços
computacionais (modelos numéricos) são empregados hoje
somente para fins didáticos e de divulgação.
Tipos de modelos
Modelo Matemático
A modelagem matemática consiste na tradução
para a linguagem matemática (equações) do modelo
conceitual do fenômeno de interesse. Os diferentes modelos
matemáticos são diferentes arranjos, incluindo um número
maior ou menor de causas e efeitos, e de agentes
intervenientes em diferentes formas.
Tipos de modelos matemáticos
Modelo determinístico
O valor das variáveis permanece constante no 
tempo (se as entradas permanecem as mesmas, as saídas 
ficam inalteradas). 
Em um modelo determinístico a saída pode ser calculada 
de forma exata tão logo se conheça o sinal de entrada e as 
condições iniciais.
Tipos de modelos matemáticos
Modelos estocástico
Contém termos aleatórios que tornam impossível
um cálculo exato da saída.
As variáveis independentes variam no tempo, o
efeito de um sinal de entrada irá afetar o comportamento
do sistema nos instantes subsequentes.
Tipos de modelos matemáticos
Linear x Não-Linear
Um modelo é linear se a(s) saída(s) depende(m) linearmente 
da(s) entrada(s)
Tipos de modelos matemáticos
Modelo Analítico
O modelo analítico representa matematicamente os sistemas, 
onde se assumem variadas condições de simplificação.
Apesar do aumento da confiabilidade nos resultados de 
modelos analíticos, sempre existe um nível de incerteza.
Tipos de modelos matemáticos
Modelos numéricos
São adaptados para diferentes métodos de cálculo. Permitem 
a solução de uma gama de problemas muitíssimo mais 
abrangentes que qualquer outra modalidade de modelos.
São matematicamente mais complexos que os modelos 
analíticos e baseiam-se no estabelecimento de modelos 
determinísticos e estocásticos. 
Estudo dirigido
1 – Construacom base na exposição de hoje e nos 
seus conhecimentos prévios uma definição de 
sistema e modelo. 
2 - Na sua opinião qual é a principal importância 
e/ou aplicação da modelagem ambiental.
3 - Defina um sistema, indique as entradas e saídas 
de energia e/ou matéria, os principais elementos, as 
interações entre elementos, variáveis e/ou atributos.