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Análise de Modelos de Simulação para Sistemas 
Agronômicos 
Albino Szesz Junior1, Maria Salete Marcon Gomes Vaz1, Bruno Affonso1, Hugo 
Leonardo Petla Silva1, Thais Manoela Gonçalves1 
1Departamento de Informática – Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG) 
Av. General Carlos Cavalcanti, 4748 - CEP 84030-900 – Ponta Grossa – PR – Brazil 
albinojr12@gmail.com, salete@uepg.br, bruno.affonso@etec.sp.gov.br, 
hugopetla@hotmail.com, thaismanoelagoncalves@yahoo.com.br
Abstract. The objective of this paper is to conduct a survey about the main 
simulation models and perform a comparative analysis between them, for 
agronomic systems. These models are tools that can be used in order to reduce 
the time and the cost of field experiments, allowing through its results to infer 
about the real simulated world. Several simulation models are used in 
agriculture, and in this article the models APSIM - Agricultural Production 
Systems SIMulator, Daisy, o Century e o DSSAT - Decision Support System for 
Agrotechnology Transfer are analysed.. 
Resumo. O objetivo deste artigo é realizar um levantamento dos principais 
modelos de simulação e realizar uma análise comparativa entre os mesmos, 
para sistemas agronômicos. Esses modelos são ferramentas que podem ser 
usadas para reduzir o tempo e o custo dos experimentos de campo, permitindo 
através de seus resultados inferir sobre o mundo real simulado. Na 
agricultura são utilizados diversos modelos de simulação, e neste artigo são 
analisados os modelos APSIM - Agricultural Production Systems SIMulator, 
Daisy, o Century e o DSSAT - Decision Support System for Agrotechnology 
Transfer. 
1. Introdução 
Simulação pode ser definida como uma ferramenta para criação de modelos de um 
sistema real ou hipotético, onde os resultados obtidos nos experimentos são usados para 
o mundo real. Cada modelo de simulação está relacionado a um evento especifico, o 
qual tem um conjunto de componentes. Segundo Jones e Luyten (1998) a escolha dos 
componentes do modelo depende dos objetivos de estudo. 
Os modelos são implementados em um computador e executam um conjunto de 
instruções em sequência e repetidamente. Durante a sequência das instruções, algumas 
variáveis alteradas na execução, assumem outros valores, influenciando o resultado e o 
comportamento do modelo. 
Tendo em vista a experiência do mundo real, o modelo de simulação tem 
algumas vantagens. A principal delas é o custo muito mais baixo, pois no mundo real 
pode envolver equipamentos de alto custo. Outra vantagem seria os riscos envolvidos, 
tanto para as máquinas, quanto para os humanos. 
 
Dentre as diversas aplicações de modelos de simulação, destacamos aplicações 
na construção civil, aeronáutica, medicina, oceanografia, biologia, indústria, entre 
outras. Neste artigo, os modelos de simulação são aplicados na área agronômica. 
Nesse contexto o objetivo deste trabalho é realizar um levantamento dos 
principais modelos de simulação e realizar uma análise comparativa entre os mesmos, 
para sistemas agronômicos. 
Para tanto, este artigo está estruturado, além desta seção introdutória, em mais 
quatro seções. Na Seção 2, são descritos aspectos inerentes a Modelos de Simulação. Na 
Seção 3, são descritos alguns modelos de simulação voltados para a área agronômica. 
Na Seção 4, são analisados e comparados os modelos de simulação. Na Seção 5, são 
realizadas as conclusões e perspectivas de trabalhos futuros. 
2. Modelos de Simulação 
Modelos de simulação são ferramentas que podem ser usadas para reduzir o tempo e o 
custo dos experimentos de campo, permitindo através de seus resultados a inferência 
sobre o mundo real sendo simulado (SILVEIRA, QUADROS, 2006). 
Segundo Chwif (1999), as desvantagens dos modelos de simulação são: podem 
ser difíceis de ser construídos e podem levar a resultados menos precisos comparados 
aos modelos analíticos. Em contrapartida, são modelos que bem representam sistemas 
que possuem um número muito grande de variáveis e com dinâmica complexa. No caso 
de aplicação de modelos analíticos, ocorreriam restrições. 
Existem diversos modelos de simulação descritos na literatura, os quais tem 
papel fundamental para uma abordagem global dos problemas que envolvem o setor 
agrícola, proporcionando um modo de observação da realidade, de forma integrada e 
multidisciplinar, constituindo um aspecto fundamental na investigação de sistemas 
agrícolas (BRAGA, 2005). 
Segundo Bannayan et al. (2003) essas aplicações agrícolas podem variar de 
diversas formas, tais como a predição de rendimento em pequenas propriedades até 
grandes regiões. A maior parte dessas predições envolvem dados climáticos, 
informações do momento da semeadura, bem como dados relacionados ao 
desenvolvimento da cultura. Com o passar do tempo, os modelos de simulação 
tornaram-se mais complexos, envolvendo grande quantidade de dados para iniciar a 
simulação. 
3. Modelos de Simulação para Sistemas Agronômicos 
Nesta seção são analisados os modelos APSIM - Agricultural Production 
Systems Simulator (KEATING et al., 2003), o Daisy (ABRAHAMSEN; HANSEN, 
2000), o DSSAT - Decision Support System for Agrotechnology Transfer 
(HOOGENBOOM et al., 2010; JONES et al., 2003) e o Century (CENTURY, 2007). 
3.1. APSIM - Agricultural Production Systems sIMulator 
O APSIM – Agricultural Production Systems Simulator (KEATING et al., 2003) 
objetivou o auxílio aos agricultores e agentes de assistência técnica com recomendações 
 
de cultivos. Permite que módulos individuais sejam acrescentados ao sistema, dispostos 
ao redor do núcleo do simulador. 
APSIM (Figura 1) possui módulos agrossilvopastoris, processos do solo e de 
gerenciamento. A estrutura possibilita que os módulos possam ser desenvolvidos e 
acoplados com facilidade, permitindo boa manutenção, possibilitando retirada e 
inclusão de módulos, conforme a necessidade. 
 
 
Figura 1. Estrutura do modelo APSIM (Adaptado de KEATING et al (2003)) 
 O APSIM pode ser aplicado em vários domínios, tais como: variabilidade e 
mudanças climáticas - para avaliar as opções de gestão; prática agronômica - para apoiar 
a tomada de decisões para a melhoria da produção e os benefícios ambientais; avaliar as 
opções de uso da terra - para quantificar os trade-offs (conflito de escolhas) de sistemas 
alternativos (agricultura de carbono, por exemplo); “genes-para-fenótipos” modelagem e 
criação - para apoiar os esforços de melhoramento de culturas. 
3.2. Daisy 
Daisy (ABRAHAMSEN; HANSEN, 2000) é um modelo agroecológico, o qual simula o 
crescimento de uma cultura, o balanço de água e de calor, o balanço da matéria 
orgânica, a dinâmica do amônio e do nitrato. 
 A simulação é baseada em informações sobre práticas gerenciais e dados 
climáticos, permitindo a construção de complexos cenários para diferentes estratégias de 
gerenciamento e rotação de culturas. 
Para simulação, é necessário informar dados climáticos diários, tais como 
radiação, temperatura do ar e precipitação. Também, dados sobre umidade relativa do ar 
e velocidade do vento. 
As aplicações estão relacionadas: (i) otimização da irrigação; (ii) lixiviação de 
nitrado de áreas agrícolas, correspondendo a extração de substância presente em 
componentes sólidos, através da sua dissolução num líquido; (iii) mudanças no 
rendimento em função da disponibilidade de água e nitrogênio nas práticas de gerência 
na agricultura. 
 
O modelo é dividido em componentes, tais como balanço de água, ciclo do 
carbono e do nitrogênio e temperatura do solo. 
3.3. DSSAT - Decision Support System for Agrotechnology Transfer 
O DSSAT - Decision Support System for Agrotechnology Transfer (HOOGENBOOM etal, 2010; JONES et al., 2003) é um sistema de simulação do crescimento e 
desenvolvimento de culturas. É aplicado ao longo do tempo, avaliando estratégias 
eficientes no gerenciamento de culturas e otimização da produção, combinando dados 
de solo e de clima, com modelos de culturas e aplicativos, objetivando simular 
resultados de anos de estratégias no manejo de culturas. 
A estrutura do Modelo DSSAT (Figura 2) é composta de uma coleção de 
programas independentes que interagem entre si. Os modelos de simulação de culturas 
ficam no centro, ao passo que as bases de dados possuem informações de clima, solo, 
observações e condições experimentais, além de informações sobre genótipos, para 
aplicar nos modelos em diferentes situações (PAVAN, 2007). 
 
Figura 2. Estrutura do Modelo DSSAT (PAVAN,2007) 
 DSSAT é composto por 27 diferentes modelos de culturas, que são uma coleção 
de programas independentes, operando em conjunto, inseridos numa ferramenta que 
facilita a criação e o gerenciamento de arquivos de experimentos, de solo e de clima. 
3.4. Century 
O Century (CENTURY, 2007) é uma ferramenta para análise do solo, composta de 
vários submodelos como o de água, de produção vegetal e dinâmica da matéria orgânica 
do solo. 
 O aperfeiçoamento e o sucesso deste modelo fez seu módulo de simulação de 
resíduos ser incorporado ao DSSAT. É aplicado com sucesso em diversos ecossistemas 
e tipos de solo, principalmente em clima temperado. 
 
4. Análise Comparativa 
Para um melhor entendimento dos modelos analisados, foi desenvolvido um quadro 
comparativo (Quadro 1) relacionando os modelos, objetivo, linguagens de programação 
utilizadas e as principais aplicações. 
Quadro 1 – Análise comparativa dos modelos estudados 
Modelo Objetivo do Modelo Linguagens de 
programação 
Principais aplicações 
APSIM Auxiliar agricultores e agentes 
de assistência técnica com 
recomendações de cultivos. 
Fortran e C++ Utilizado para avaliar as 
opções de gestão, no apoio na 
tomada de decisões, na 
melhoria da produção e nos 
benefícios ambientais, além de 
apoiar os esforços de 
melhoramento de culturas. 
 Daisy Simular o crescimento de uma 
cultura, o balanço de água e 
de calor, o balanço da matéria 
orgânica, a dinâmica do 
amônio e do nitrato, baseando-
se em informações sobre 
práticas gerenciais e dados 
climáticos. 
C++ Otimizações da irrigação, 
lixiviação de nitrato de áreas 
agrícolas, mudanças no 
rendimento em função da 
disponibilidade de água e 
nitrogênio nas práticas de 
gerência na agricultura. 
Century Fornecer uma ferramenta para 
a análise do solo, composta de 
vários submodelos como o de 
água, de produção vegetal e 
dinâmica da matéria orgânica 
do solo. 
C++ Atende diversas culturas para 
simulação de carbono e 
nutrientes solo-planta, além de 
verificar a taxa de 
decomposições potenciais do 
solo. 
DSSAT Simular o crescimento e 
desenvolvimento de culturas, 
objetivando simular resultados 
de anos de estratégias no 
manejo de culturas. 
Fortran, C, 
Pascal, Dbase e 
Basic. 
Aplica-se em estudos ao longo 
prazo, avaliando estratégias 
eficientes no gerenciamento 
de culturas e otimização da 
produção, combinando dados 
de solo e de clima, com 
modelos de culturas e 
aplicativos 
 Vale ressaltar que os modelos de simulação citados trabalham, principalmente, 
para apoio de decisão no meio agrícola. 
 As linguagens de programação mais utilizadas são C++ e Fortran. A primeira é 
uma linguagem de propósito geral, que pode ser utilizada para qualquer finalidade e em 
múltiplas plataformas, flexível e multiparadigma, permitindo seu uso tanto na 
programação orientada a objetos como na programação estruturada. Já a segunda, em 
suas versões mais utilizadas, é estruturada e é utilizada para execução de modelos e 
operações matemáticas de grande complexidade e custo computacional. 
 Dentre os modelos, o DSSAT é o mais completo, devido a sua abrangência e 
independência, tanto de culturas como de modelos de simulação. Trabalha de forma 
modular e de forma conjunta, permitindo possibilidades variadas, como combinação de 
 
dados de solo e de clima, com modelos de culturas e aplicativos, simulando resultados 
de vários anos de estratégias de manejo de culturas. 
 Está sendo proposto um modelo de simulação de doença de plantas, a partir de 
módulos existentes no DSSAT e no APSIM, utilizando-se das boas práticas de padrões 
de projeto existentes na Engenharia de Software, tal como o MVC - Model-View-
Controler (LARMAN, 2007), que permite uma estruturação modular e bem definida. 
5. Conclusões e Perspectivas de Trabalhos Futuros 
Há necessidade de informação e auxílio para a tomada de decisão em todos os níveis 
agrícolas. Isso se deve ao aumento da demanda dos produtos agrícolas, bem como a 
questão da sustentabilidade e da escassez dos recursos naturais. 
A utilização de métodos tradicionais já não é suficiente para atender a essas 
necessidades emergentes. É neste cenário que simulação para sistemas agronômicos, 
associada a outros sistemas e tecnologias, é necessária, a fim de suprir as demandas e 
auxiliar na tomada de decisão, de forma mais eficaz. 
Devido à existência de diversos modelos faz-se necessário um levantamento de 
modelos de simulação bem como a comparação entre eles, visando a utilização 
adequada de cada um. Neste artigo foi avaliados os modelos APSIM, Daisy, Century e 
DSSAT e conclui-se que DSSAT é o mais adequado devido a sua grande abrangência, 
modularidade e capacidade de reuso. 
Como perspectivas de trabalhos futuros propõem-se a implementação de um 
modelo de simulação de doenças de plantas baseando-se nas tecnologias e conceitos já 
existentes, além da utilização de boas práticas descritas nos padrões de projeto da 
Engenharia de Software. 
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