Modelagem da Dinâmica do Uso e Cobertura da terra

Modelos são um dos métodos disponíveis no portfólio de ferramentas e técnicas mais difundidas para desvendar a dinâmica dos LUCC (Verburg, 2006). SegundoWu e Hobbs

(2007), nesse campo de pesquisa é possível distinguir, independente das técnicas adotadas, quatro categorias de modelos:

• Modelos baseados em matrizes de transição - também conhecidos como modelos de probabilidade de transição, dependem de mapas a partir de duas ou mais datas para calcular a evolução histórica das variáveis de interesse, que pode então ser aplicada para o futuro. Necessitam também das transições possíveis entre os estados; • Modelos que procuram explicar a correlação entre as variáveis de paisagem e as

mudanças - As entradas são mapas de cobertura ou uso da terra, bem como mapas do ambiente físico ou espacialização de tipos de explorações. As saídas são corre- lações que podem ser usadas para simular os efeitos de mudanças nas atividades agrícolas. No caso de paisagens não-antropizadas, as definições de sucessão natural da paisagem constituem as saídas do modelo;

• Modelos usando correlações ou relações causa-efeito entre as estruturas socioeconô- micas e uso da terra - As entradas são proporções de uso da terra em várias situa- ções socioeconômicas em diferentes períodos. As saídas são correlações ou modelos funcionais fornecendo proporções de tipos de uso da terra sob várias hipóteses de mudança no contexto socioeconômico;

• Modelos baseados em indivíduos - também chamados de modelos baseados em agen- tes, focam em regras de comportamento para entidades (indivíduos ou grupos de indivíduos) e mapeiam como decisões humanas afetam a paisagem.

Conforme Houet et al. (2010), a maior diferença entre modelo ecológico e modelo de uso da terra é a dominância dos processos de tomada de decisão humana nos modelos de uso da terra. Por esses fatores, nota-se a tendência da modelagem baseada em indi- víduos (ou agentes) para a modelagem LUCC. Essa técnica é notadamente reconhecida por incorporar a influência das decisões humanas no uso da terra de uma maneira formal, mecânica e espacialmente explícita (Matthews et al.,2007). Vantagens específicas de mo- delos baseados em agentes são a sua habilidade em modelar decisões individuais, bem como suas interações, além de relacionar dinamicamente processos sociais e ambientais.

Uma característica comum aos modelos de uso e da cobertura da terra é a interação com o espaço. Segundo Metzger et al.(2007), são três as possíveis abordagens:

• Modelos espacialmente implícitos - incorporam parâmetros espaciais, mas sem con- siderar a posição exata dos componentes do espaço. Não são usuais em aplicações LUCC, sendo mais comuns em outros problemas de modelagem de paisagens; • Modelos espacialmente explícitos - são os mais comuns nessa classe de problemas de

modelagem LUCC. Tais modelos incorporam os parâmetros espaciais, sendo neces- sário mapear a posição precisa de cada um dos componentes do sistema no espaço. Isso deve-se à dependência de cada um desses componentes ao contexto em que se inserem. O espaço é representado em unidades (células) de tamanho e forma idênticos, com regras de mudança de estado (regras de transição) que dependem da vizinhança;

• Modelos espacialmente realistas - usam a posição exata dos componentes do sistema no espaço, como os modelos espacialmente explícitos, entretanto não simplificam o espaço em unidades idênticas. Tais modelos lidam com objetos de tamanhos e formas diferentes como, por exemplo, manchas e fragmentos, situados em matrizes heterogêneas. Por essas características são considerados como pertencentes à classe de modelos mais complexos.

Devido ao foco da pesquisa em curso, quando citados os modelos de uso e da cober- tura da terra, entende-se que são os que aplicam a abordagem espacialmente explícita. Para esta abordagem, a definição de vizinhança é essencial para a caracterização do es- paço. Gardner e Walters (2002) apresentam os efeitos de se usar diferentes vizinhanças em modelos de paisagem. Os tipos mais usuais de definição de vizinhança para os modelos espacialmente explícitos, são semelhantes às definições de vizinhança para a conectividade de paisagens, conforme ilustrado na Figura 2.3).

A regra da vizinhança de 4 células (four-cell neighborhood), também difundida como a regra do vizinho-mais-próximo (nearest-neighbor rule), define como células vizinhas todas aquelas que possuem uma aresta em comum com a célula de referência, nas quatro direções cardinais. A regra da vizinhança de oito células (eight-cell neighborhood) considera como vizinhança todas as células que possem um vértice ou aresta em comum com a célula de referência, nas direções cardinais ou diagonais. Já a vizinhança das doze células (twelve- cell neighborhood, ou regra dos três-mais-próximos (third-nearest-neighbor rule), estende

(a) 4 células (b) 8 células (c) 12 células

Figura 2.3: Regras de vizinhança a partir da célula de referência. Cada uma das imagens indica a quantidade de células consideradas como vizinhança.

(a) r = 1 (b) r = 2 (c) r = 3

Figura 2.4: Construções de vizinhança radial.

o conceito de vizinhança para células que não se conectam diretamente com a célula de referência.

Também é possível considerar a vizinhança com base em um “raio” a partir da célula de referência. Esse raio pode ser variável e seu valor indica quantas células devem ser consideradas como vizinhança nas quatro direções cardinais. Além disso, também consi- dera como vizinhas todas as células que preenchem a diagonal entre as extremidades desse “raios”. A construção da vizinhança de raios iguais a 1, 2 e 3 é apresentada na Figura2.4. O número total de células vizinhas é obtido pela função V (r), apresentada na Equação