Proposta apresentada ao programa JNICT/CNEFF "FOGOS FLORESTAIS" -1998

INVESTIGAÇÃO CIENTÍFICA APLICADA A INCÊNDIOS FLORESTAIS

PROJECTO: SISTEMA DE INFORMAÇÃO E DECISÃO DE APOIO AOS FOGOS FLORESTAIS

ÍNDICE

ÁREA CIENTÍFICA:

TÍTULO

RESUMO

SCIENTIFIC AREA OF INTEREST

TITLE

ABSTRACT

IDENTIFICAÇÃO E JUSTIFICAÇÃO DOS OBJECTIVOS DO PROJECTO

REVISÃO DO ESTADO ACTUAL DOS CONHECIMENTOS

DESCRIÇÃO DO PROGRAMA DE TRABALHOS

CALENDARIZAÇÃO

DELIVERABLES

MEIOS DISPONÍVEIS PARA A EXECUÇÃO DO PROJECTO

ORÇAMENTO DO PROJECTO

 

ÁREA CIENTÍFICA:

ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DOS ELEMENTOS DE INFORMAÇÃO NECESSÁRIOS AO PROCESSO DE APOIO À DECISÃO E DA FORMA DE OS DISPONIBILIZAR PARA AS ENTIDADES OPERACIONAIS

TÍTULO:

SISTEMA DE INFORMAÇÃO E DECISÃO DE APOIO AOS FOGOS FLORESTAIS

RESUMO:

A informação exacta e actualizada é de vital importância no combate aos fogos florestais.

A estrutura de combate existente no nosso pais implica diversos níveis de actuação e decisão que se desenvolvem desde o local passando pelo regional até ao nacional. A tomada de decisão em qualquer um destes níveis tem necessariamente de ter input´s de todos os outros. Centrando-nos neste ponto pensamos que poderemos dar uma ajuda significativa na qualidade e quantidade de informação a ser transmitida, utilizando novas tecnologias informáticas de transmissão de dados. Mas não basta ter acesso a toda a informação. É necessário que essa informação seja acessível de um modo rápido, prático e eficaz. Assim o desenvolvimento de critérios de decisão baseados na experiência dos decisores integrando os novos tipos de informação poderá clarificar e tornar mais eficaz a acção destes agentes.

Dividiremos o projecto em duas partes:

A primeira parte terá como objectivo ajudar os pilotos de helicópteros na tarefa de selecção e localização dos melhores pontos de água da região envolvente ao fogo.Será desenvolvido um software que terá por base um algoritmo de decisão multi-critério que se baseará no Método Analítico Hierárquico (AHP).

Deste software fará parte um sistema de comunicações a trabalhar na rede Trunking de modo a transmitir dados via rádio.

A segunda parte será um sistema de captação de todo o tipo de imagens do local de incêndio desde video, imagens infra vermelhas, fotos aéreas e fotos do solo, informação esta que passará por uma fase de georeferenciação através de Sistemas de Informação Geográfica e posterior armazenamento numa base de dados a desenvolver de modo a que possam ser feitas consulta e disponibilização na rede Internet.

Todo o projecto será desenvolvido em estreita colaboração com a Inspecção Superior de Bombeiros, através dos seus Centros de Coordenação Operacional e com os Corpos de Bombeiros das áreas de trabalho.

SCIENTIFIC AREA OF INTEREST

" Study and development of the information elements supporting the decision process and the operational layout of those elements"

TITLE

" Information and decision system to support forest fires "

 

SUMMARY

Geographically referenced information is the key for effective fire fighting.

In our country, fire fighting infra-structure is organized in several layers of decision and execution from local to regional and national. The decision making in any of these layers of responsibility is based on input information generated in all the others.

Regarding this, we believe that improving quality and amount of information being transmitted inside this organization will benefit fire fighting. For that we propose to develop an information system supported by the newest data transmission systems. Such system’s main attributes must be: speed, simplicity, reliability, integrity and coherence. Therefore the development of decision criteria based upon field experience applying the new data elements will result in more effective fire fighting.

This project has two main goals:

First is to supply to helicopter pilots with lists of refilling points (water) with the associated coordinates. A software application will be developed to produce such lists.This task will be accomplished using Multi-criteria decision algorithm, based upon the analytical hierarquical method (AHP). This software will have a communication system, a trunk radio system in order to transfer data between the working groups.

Second is to take images from the occurring fire. This images can be captured by video camcorders, infra-red images, aerial photos or soil photos. Then, they will be geographically referenced in a GIS and stored in a database. After it will be possible to access this images on Internet.

This project will be developed in close cooperation with Firemen Corps as well as the Operational Centers and Firemen Superior Institute.

IDENTIFICAÇÃO E JUSTIFICAÇÃO DOS OBJECTIVOS DO PROJECTO

O âmbito deste trabalho insere-se na procura de criação e optimização de novas ferramentas de apoio à tomada de decisão na área do combate aos fogos florestais.

Objectivos directos:

  • Desenvolvimento de modelos de decisão que permitam apoiar tecnicamente os centros de coordenação nas suas tomadas de decisão.
  • Apoiar o combate aéreo fornecendo informação da localização de pontos de água, ou pistas de reabastecimento e pontos de actuação.
  • Desenvolver uma base de dados de imagens que se possa linkar quer a uma base de dados de fogos activos quer a uma base de dados históricos.
  • Fazer captação directa de imagens das zonas de ocorrências, com transmissão desses dados para as diversas centrais de coordenação.
  • Desenvolvimento de modelos de classificações das imagens de forma a prever o comportamento do incêndio mediante a informação já existente da ocorrência.
  • Dar continuidade ao trabalho a ser efectuado pelo CNIG (Centro Nacional de Informação Geográfica) em colaboração com o SNB (Serviço Nacional de Bombeiros) no âmbito da análise de fogos florestais.

Objectivos indirectos:

  • Criação de uma ferramenta de apoio à decisão.
  • Divulgação da informação dos dados do projecto e seus desenvolvimentos via Internet.
  • Publicações e apresentações em revistas, congressos e seminários da especialidade, sobre o trabalho a ser desenvolvido.

O Centro Nacional de Informação Geográfica tem nestes últimos anos levado a cabo um reconhecido conjunto de projectos dentro da temática dos fogos florestais que começam agora a salientar-se como ferramentas importantes no apoio, no combate e no planeamento das actuações. É neste âmbito que se propõe este novo projecto.

Depois de termos analisado detalhadamente o panorama de actuação de combate consideramos que existem lacunas de informação, principalmente de informações que possam apoiar em concreto as diferentes opções a tomar, quer no caso de apenas uma ocorrência quer no caso de aparecerem várias ocorrências em simultâneo.

Em relação aos meios aéreos, especialmente no que diz respeito aos helicópteros, existe alguma dificuldade no reconhecimento de pontos de abastecimento de água.

Neste campo o CNIG tem estado a recolher sistematicamente a localização de pontos de água complementada com dados relativos à dimensão, existência de obstáculos e facilidade de utilização desses mesmos pontos.

Com esta base de dados pretendemos desenvolver um sistema de decisão que permita avaliar, tomando como referência a posição do helicóptero, quais os melhores pontos ponderando as suas característiscas e o seu distanciamento.

Para tal pretendemos desenvolver uma matriz de critérios, critérios estes que deverão ser estimados através da análise de processamento hierárquico (AHP). Este método, desenvolvido por Saaty (1977), foi implantado com sucesso, pela primeira vez, num sistema de informação geográfica, em 1991, em que se resolviam problemas de distribuição de recursos.

Neste projecto, o AHP servirá para determinar os pesos relativos dos critérios que caracterizam cada ponto de água, que vão ser combinados num modelo analítico linear pesado. Depois, será extraída da base de dados toda a informação respeitante a cada ponto de água que servirá para calcular uma função – a função de aptidão. É esse valor que vai caracterizar a aptidão de cada ponto de água para o abastecimento de um helicóptero. Para este efeito são considerados critérios do tipo: distância, capacidade, grau de dificuldade para acesso aéreo, etc.

O resultado final será uma lista dos melhores pontos de água de uma dada região, ordenada por ordem decrescente de aptidões, juntamente com a respectiva fotografia.

Este projecto comportará ainda um sistema de comunicações baseado na rede trunking já a funcionar em todos os meios aéreos na época de fogos de 1997. Esta rede tem a capacidade de transmitir os dados alfanuméricos. Utilizando-a para transmitir o local do Helicóptero, reconhecido pelo GPS, ao computador da central será possível reenviar a bordo, tanto o local do incêndio como também os melhores pontos de reabastecimento e outras informações pertinentes, como por exemplo obstáculos préviamente cartografados.

Este sistema será um módulo que irá ser incorporado no sistema desenvolvido pelo CNIG e em funcionamento em vários Centros de Coordenação Operacional Locais e Nacional.

Paralelamente pretendemos desenvolver um sistema de captação de diferentes tipos de imagens dos locais onde estão a decorrer incêndios, imagens estas que serão transmitidas para os diversos centros de coordenação para que possam ser analisadas no contexto das actuações de combate e possam ser úteis na determinação dos meios de intervenção a utilizar.

Ao mesmo tempo possibilitar-se-á a introdução destas imagens num Sistema de Informação Geográfica, gerando desta maneira uma base de dados de imagens georreferenciadas, que facilitará a sua utilização em ocorrências posteriores.

Será ainda feito um modelo para a classificação das imagens que permitirá definir diferentes estados de alerta. Para isso serão analisadas todas as ocorrências em que se utilizem as referidas imagens e será analisada a hora de utilização, a qual se comparará com toda a informação de meios existentes no momento da sua visualização e sua evolução posterior assim como a tomada de decisão em função do resultado da análise desta.

Esta base de dados será ainda disponibilizada via Internet através das páginas do CNIG.

Toda a informação compilada estará permanentemente disponível para consulta nos diversos CCO´s.

Todo o projecto será desenvolvido em estreita colaboração quer com os Corpos de Bombeiros da área de trabalho, quer com os diversos Centros de Coordenação (locais, regionais e nacionais) e Inspecção Superior de Bombeiros.

 

REVISÃO DO ESTADO ACTUAL DOS CONHECIMENTOS

Sistema de Actualização da Base de Dados e Sistemas de Informação Geográfica

A Base de Dados de um SIG é a sua espinha dorsal. É lá que se armazena e gere toda a informação necessária no decorrer de um processo, tendo características próprias que a distinguem de outras bases de dados. Com efeito, é uma base de dados espacial já que a informação que contém é susceptível de ser referenciada geograficamente, sendo designada, por isso, informação georeferenciada. Por outro lado, os objectos da base de dados possuem características que os fazem pertencer a uma determinada classe. Cada elemento da classe torna-se diferente dos outros elementos da mesma classe pelo valor que assumem as suas características e a que chamamos atributos. Por outras palavras, os atributos existem para quantificar as características.

No projecto, é essencial existir uma base de dados deste tipo. Em primeiro lugar, porque cada ponto de água e cada imagem vão ser tratados como uma entidade, possuindo coordenadas associadas, o que lhe permite uma representação espacial. Em segundo lugar, porque é preciso guardar todas as características, por exemplo de um ponto de água ( profundidade, proprietário, tipo de acesso, etc.), para futura análise.

A maior parte dos SIG’s existentes, salvo uma ou outra excepção, estão vocacionados para certo tipo de problemas que não aqueles inerentes a este trabalho. Com efeito, são poderosas ferramentas de análise espacial numa perspectiva de planeamento, distribuição e análise de recursos, simulação, estudos de impacte ambiental, etc., mas sempre requerendo bastante intervenção directa do utilizador, não havendo mecanismos poderosos de automatização de processos em tempo real. Porém, alguns possuem linguagem de programação própria ou permitem a utilização dos seus módulos por outras linguagens de programação, permitindo uma costumização ou personalização.

A essência de qualquer SIG é a de fornecer meios fiáveis para a tomada de decisões baseadas em informação geográfica. Durante muitos anos a atenção foi dirigida na capacidade para responder a perguntas do tipo "...e se..". O principal modelo destes sistemas baseava-se na sobreposição de mapas, tendo a capacidade de, a partir destas gerar novos mapas de informação.

Antes da utilização de computadores os geógrafos utilizavam lápis e sobreposição de acetatos para atingir os seus objectivos. Este era um método poderoso mas no entanto estático. Não se introduziam mudanças na informação em tempo real à medida que se sucediam os acontecimentos no terreno.

Hoje em dia a informação guardada num SIG é alterada de uma forma dinâmica de minuto a minuto, no tempo e no espaço sendo a informação processada no sistema à medida que os acontecimentos se sucedem.

A tecnologia de SIGs tem sido melhorada tornando mais fácil o uso destes sistemas. No entanto os SIGs tradicionais permanecem estáticos, apesar de todos os fenómenos geográficos serem dinâmicos. A monitorização ambiental é um bom exemplo de uma aplicação que se baseia na análise de fenómenos que se alteram constantemente. Por exemplo, factores externos como a velocidade e direcção do vento podem influenciar a propagação da poluição do ar. Geralmente estes acontecimentos dinâmicos precisam de ser incorporados em Bases de Dados Geográficas de maneira a permitir ao utilizador a visualização e análise das alterações ocorridas.

Este género de sistemas dinâmicos são considerados como a próxima geração de SIGs (Albaredes, 1993) podendo ser implementados de muitas maneiras diferentes. Computadores mais rápidos, dados orientados para objectos e o acrescento da dimensão temporal irão representar papel importante no seu desenvolvimento.

Alguns pioneiros no campo dos SIGs dinâmicos são a Computer Vision, com o sistema 9 e a Intergraph, com o MGE dinamic analist, sendo de esperar novos desenvolvimentos no campo dos SIGs dinâmicos, permitindo cada vez mais o alargar da gama de utilizadores.

 

Global Positionating System GPS

Uma das grandes aplicações dos satélites artificiais é o posicionamento.

Desenvolvido nos anos 60 pelo Departamento de Defesa dos EUA o GPS veio trazer grandes inovações neste campo.

A grande precisão que oferece em posicionamento instântaneo, associada ao fácil manuseamento dos receptores faz deste sistema uma ferramenta muito útil na determinação de coordenadas.

Todo o sistema é composto por 24 satélites igualmente distribuídos por órbitas quase circulares a uma altura da ordem dos 20000 Km e com uma inclinação de 55º em relação ao plano equatorial. A colocação dos satélites deste modo permite que em cada local da Terra sejam visiveis, simultâneamente, desde um mínimo de quatro até um máximo de dez satélites.

As potencialidades do sistema são enormes. Com a tecnologia dos circuitos integrados os receptores tornam-se, rápidamente, cada vez mais pequenos e mais baratos, podendo ser transportados e adquiridos por qualquer pessoa, fornecendo-lhe a sua posição exacta em qualquer lugar e em qualquer instante.

As aplicações são quase ilimitadas, desde o campo da geodesia, aos transportes e às comunicações, quer sejam terrestres, marítimas ou aéreas, sem esquecer o fim para o qual foi destinado, o militar.

Como exemplo considere-se um veículo de emergência. Com a opção de posicionamento dinâmico do GPS é possível localizá-lo em qualquer instante e com precisão. Por outro lado este sistema permite endereçar de modo único cada m2 de superfície terrestre.

A introdução destes dados na base de dados de um Sistema de Informação Geográfica (SIG) permite, de um modo bastante eficaz, escolher os percursos mais rápidos para um determinado local.

Na área do combate e prevenção de fogos este é um aspecto muito importante, permitindo de um modo rápido e eficiente a escolha dos meios a utilizar, bem como do percurso mais rápido que estes devem percorrer, já que tanto o foco de incêndio como os meios de combate disponíveis estão localizados e referenciados ao mesmo sistema. De salientar que os meios aéreos também podem ser considerados, pois o GPS oferece coordenadas 3-D.

Como funciona o GPS ?

Apesar da alta tecnologia empregue no GPS, o seu modo de funcionamento é muito simples.

A posição do observador é calculada por triangulação à custa da medição da sua distância ao satélite, cuja posição se assume conhecida com exactidão.

Para se saber tal distância recorre-se ao uso de uma fórmula muito simples: distância = velocidade x tempo.

Sabe-se que num meio não-dispersivo as ondas rádio, do tipo das emitidas pelos satélites, propagam-se à velocidade da luz. Por outro lado o tempo de percurso desde o satélite até ao receptor pode ser calculado desde que se conheça o instante de emissão e o instante de recepção.

Este método de determinar distâncias exige, como é óbvio uma grande precisão na medição do tempo, pois um pequeno erro em tempo pode-se traduzir num grande erro em distância devido à elevada velocidade da luz.

No entanto, o conhecimento de uma só distância observador-satélite apenas posiciona o observador na superfície de uma esfera de centro no satélite e raio igual à referida distância. Para se obterem apenas dois pontos no espaço tem que se considerar a intersecção de três esferas determinadas pelas distâncias a três satélites diferentes. A escolha do ponto correcto pode ser feita por eliminação de um deles por ser absurdo ou à custa de uma quarta distância. Esta última hipótese permite também determinar a correcção em tempo e é por isso a que se deve utilizar.

 

Navegação

Como se sabe, a precisão do GPS pode variar desde 1 cm, ou menos, até 100 metros, ou mais, dependendo de muitos factores, tais como, equipamento, técnica de processamento, geometria da constelação, estado de saúde dos satélites, etc.

Um factor a considerar é que as coordenadas horizontais derivadas de observações GPS são, tipicamente, duas a cinco vezes mais precisas que as coordenadas verticais. Isto pode ser determinante para determinadas aplicações quando se tem, por exemplo, um equipamento que só consegue ir até uma precisão de 100 metros em coordenadas horizontais.

O GeoExplorer II, como tantos outros receptores GPS civis, utiliza o código C/A (Coarse/Acquisition) modelado na frequência L1 proveniente dos satélites, para calcular a sua posição. Desta maneira, sem correcções diferenciais, consegue-se uma precisão média de 12 metros CEP ou 40 metros 2RMS (CEP indica que 50% das posições estão dentro de um círculo horizontal com raio igual ao valor especificado. 2RMS significa que 95% das posições estão dentro desse círculo). Mas, por razões de segurança, o departamento de defesa americano degrada intencionalmente o código C/A transformando-o em S/A (Selective Availability), de maneira que a precisão em coordenadas horizontais cai para 40 metros CEP ou 100 metros 2RND. Nas coordenadas verticais, ou seja, na altura acima do helipsóide WGS84, o erro pode ir até 70 metros CEP ou 117 metros 2RMS.

Estes tipos de erros podem ser totalmente removidos através da técnica "GPS Diferencial" (DGPS), em tempo real ou por pós-processamento.

Basicamente, envolve um receptor estacionário, colocado numa posição bem determinada (base), fazendo observações e calculando a sua posição, e outros receptores (rovers) que se deslocam para posições que se pretendem determinar. Enquanto que estes últimos utilizam o sinal do satélite para determinar o tempo que os separa do satélite e depois calcularem a posição da base, por outro lado, a base utiliza a sua posição (bem conhecida) para determinar o tempo esperado. Da diferença entre o tempo esperado e o tempo determinado pelas observações vai resultar uma correcção para cada satélite.

Se este processo for efectuado em tempo real então os erros associados a cada satélite são modelados numa frequência e transmitidos num protocolo de comunicação específico para todos os rovers a operar na zona que as aplicam ao cálculo da sua posição. A este sistema chama-se GPS Diferencial em tempo real. Outra opção é fazer estas correcções em pós-processamento, ou seja, a base regista as observações num ficheiro que depois é combinado com os ficheiros de observações dos rovers para produzirem posições com maior precisão. Este foi o procedimento na determinação das coordenadas dos pontos de água, com observações da base instalada no Instituto Superior Técnico e disponíveis na Internet.

No que toca à transmissão de correcções diferenciais em tempo real, actualmente ainda não existe em Portugal um sistema deste tipo implantado, condicionando a produção de aplicações que necessitem de precisões na ordem de 1 a 5 metros (ou menos) em tempo real.

Felizmente, a eficácia do projecto não é afectada fortemente por este problema. Ou seja, cometer-se um erro máximo de 100 metros em 95% dos casos no posicionamento horizontal do helicóptero, não é grave. Em primeiro lugar, na pesquisa dos pontos de água na base de dados, fazer a procura numa circunferência de raio 5000 metros ou numa circunferência de raio 5000± 100 metros é quase igual. Em segundo lugar, quando o sistema de navegação encaminhar o helicóptero para o ponto de água, no pior dos casos erra 100 metros, distância perfeitamente aceitável para um reconhecimento visual do ponto de água (o software mostra a fotografia do ponto de água).

Quanto à altura do helicóptero, existem problemas na sua determinação sem correcções diferenciais em tempo real. Mesmo que essas correcções estivessem disponíveis, haveria sempre problemas de modulação do geóide para se saber a sua ondulação, tendo presente que os modelos de geóide acessíveis para o GPS são modelos americanos.

Se em coordenadas horizontais um erro de 100 metros não se revela determinante, um erro dessa magnitude, em altura, inviabiliza qualquer tipo de aplicação prática. Por essa razão, a aplicação a desenvolver não irá trabalhar com alturas em tempo real, como seria desejável, nomeadamente na determinação de rotas de colisão com linhas de alta e média tensão, por exemplo.

 

Helicópteros

O helicóptero é de todos os meios aéreos o mais versátil, em parte devido à sua capacidade de deslocar e aterrar na vertical, o que o torna um importante instrumento de combate ao fogo florestal.

Existem vários tipos de helicópteros que habitualmente se agrupam em três classes: ligeiros, médios e pesados. Os helicópteros ligeiros podem transportar uma carga de 3 a 12 pessoas ou 300 a 1200 kg. Em Portugal são os mais utilizados mas também se usam helicópteros médios que tipicamente suportam 13 a 35 passageiros ou uma carga de 1300 a 1500 kg.

O abastecimento de água é feito rapidamente através de um balde suspenso que enche em qualquer local com água suficiente para introdução do referido balde, total ou parcialmente, a partir do fundo. Têm capacidade para 500 ou 800 litros conforme o modelo empregue. Em alternativa pode estar equipado com um "kit chupador" que se resume a um depósito que se adapta por baixo do helicóptero e de um tubo ligado a uma bomba para puxar a água. Contudo, com este sistema, o tempo de enchimento é mais demorado (40-50 segundos) enquanto que com o balde é quase instantâneo. Mas o que se perde em tempo pode ganhar-se em locais de abastecimento de água já que o tubo é mais fácil de introduzir em qualquer tanque ou depósito desde que haja acesso aéreo possível.

Os custos envolvidos são relativamente baixos quando comparados com outros tipos de meios aéreos, sendo por isso uma grande vantagem. A desvantagem situa-se ao nível da quantidade de locais de abastecimento de água acessíveis que terão de haver nas proximidades do fogo para tornar este meio aéreo eficaz no combate directo, e na capacidade do piloto para os encontrar.

O helicóptero no combate directo ao fogo florestal

Como referido anteriormente, a utilização de helicópteros ligeiros de 2 ou 5 lugares já é generalizada em Portugal. Destacam-se o de 5 lugares que usam um modelo americano de combate que utiliza uma técnica chamada "helitack operation": O helicóptero, para além do piloto, transporta uma brigada de 5 homens especializada em fogos florestais e um balde suspenso. Estes homens estão munidos de meios de intervenção rápida para combater o fogo e entram em acção logo que o helicóptero aterre perto do foco de incêndio. Enquanto atacam o fogo, o helicóptero encarrega-se de abastecer o balde num local com água próximo, habitualmente designado por ponto de água, fazer largadas sucessivas sobre o incêndio e novamente reabastecer.

Este método de actuação tem dado excelentes resultados evitando que pequenos focos isolados, especialmente em zonas montanhosas onde o acesso terrestre é mais difícil se não impossível, se transformem em incêndios de grandes dimensões e difíceis de extinguir. Fica claro que o grau de eficácia depende, por um lado, do tempo que medeia o início do fogo e o alerta dado pelo centro de detecção, e por outro, da possibilidade do piloto encontrar rapidamente pontos de água.

Tipos de Decisão Multicritério: Multi-Atributo e Multi-Objectivo

No campo da Investigação Operacional podemos distinguir um ramo em rápido desenvolvimento designado "Tomada de Decisão Multicritério" ( MCDM - "Multiple Criteria Decision Making" ). Basicamente pretende-se modelar problemas da vida real com o objectivo de auxiliar uma tomada de decisão em presença de múltiplos critérios, usualmente conflitantes.

Por exemplo, a compra de um carro baseada no custo, consumo, nível de poluição, velocidade máxima, cilindrada, economia de combustível e acabamentos. A escolha de um emprego considerando o tipo de trabalho, a estabilidade, as regalias sociais, o vencimento, a distância a casa e o prestígio. A implantação de uma central nuclear em função da densidade populacional, subsolo e impacte ambiental. São alguns exemplos clássicos de decisão multicritério.

Nesta área podemos distinguir dois tipos de tomada de decisão:

  • MADM ("Multiple Attribute Decision Making" )
  • MODM ("Multiple Objective Decision Making" )

Na tomada de decisão com múltiplos atributos (MADM) geralmente é necessário escolher a melhor opção entre várias que são apresentadas em número finito e com base em critérios estabelecidos. Considere-se novamente o problema de comprar um carro. A questão é escolher um carro dentro das marcas e modelos disponíveis no mercado.

Pelo contrário, na tomada de decisão com múltiplos objectivos ( MODM ), as alternativas são em número infinito e decorrem com o evoluir da tomada de decisão em interacção com o agente decisor. Por isso, este método é mais usado para o desenvolvimento/projecto enquanto que o MADM é mais utilizado para a selecção/avaliação. Os engenheiros de uma empresa ao projectarem um certo modelo de automóvel decidiram por alternativas dentro de um leque infinito de possibilidades em que consideraram certos objectivos: minimizar o custo, minimizar o consumo, maximizar o conforto e segurança, etc. Este é um exemplo de um problema MODM.

Critérios e Atributos

Num ambiente de decisão multicritério existem termos que são usados mais frequentemente, importando destacar estes dois:

  • Critério: É todo o factor que se considera relevante na tomada de decisão. É a base da análise. No caso da compra de um carro, cilindrada, custo, economia, etc., são os critérios de análise na decisão.
  • Atributos: São os parâmetros que quantificam ou qualificam os critérios numa determinada escala. No caso do carro, centímetros cúbicos, milhares de escudos, litros de combustível por 100 Km, etc.

Tipo de Decisão no Projecto

O tipo de decisão ao escolher os melhores pontos de água enquadra-se claramente num problema MADM, ou seja, um problema de decisão multiatributo.

A questão é escolher a melhor alternativa dentro de um n.º finito de possibilidades. Em concreto, interessa escolher o melhor ponto de água dentro daqueles que se encontram até uma distância máxima do helicóptero predeterminada.

Modelo a utilizar

O modelo a utilizar consiste em calcular o valor de uma função linear aditiva pesada, para cada ponto de água, a que se chama função de aptidão ou, mais genericamente, função de utilidade.

Esta função é calculada tomando como argumento um ponto de água, ou melhor, os atributos de um ponto de água. Afectando estes atributos estão coeficientes indicando o peso relativo que cada critério terá na tomada de decisão. De uma forma matemática,

,

onde A = função de aptidão;

W i = peso do critério i;

x i = atributo do critério i.

Porém, existem casos em que um único critério pode decidir, só por si, o valor da função de aptidão. É o caso dos critérios condicionantes. Por exemplo, se analisarmos os atributos de um ponto de água e se se verificar que o seu acesso via aérea é impossível, então nesse caso a função de aptidão terá que tomar o valor zero e o ponto de água ser rejeitado.

Para contemplar esses casos o modelo é alterado para

,

onde significa o produto de funções lógicas podendo tomar o valor 0 ou 1.

O resultado final será uma lista de pontos de água em que cada um será caracterizado pelo valor que a função de aptidão assumirá para esse ponto. Naturalmente, o que possuir maior valor será considerado o mais apto para o abastecimento.

Rede Rádio Trunking

Um sistema de rádio Trunking consiste numa rede de emissores/receptores de rádio que obedecem a uma metodologia de acesso controlada por computador. Neste sistema todos os retransmissores estão ligados a uma central que realiza a selecção automática de uma frequência disponível, a ser utilizada na comunicação com os elementos móveis.

A cada rádio é dado um identificador de utilizador bem como um identificador de grupo. A partir da unidade móvel não é possível seguir outras comunicações que ocorram no mesmo canal só conseguindo receber as comunicações que lhe são dirigidas. Por sua vez, o controlador do canal regula o tráfego de informação que passa pelo canal.

Esta selecção automática permite optimizar a utilização do espectro de frequência disponível, através da limitação da potência do sinal transmitido, e da selecção dinâmica da frequência a utilizar. Deste modo, a frequência com que o utilizador está a transmitir poderá ser diferente da que é usada na comunicação entre o retransmissor e a central, sendo possível utilizar a mesma frequência em áreas geográficas distintas (servidas por diferentes retransmissores).

Das vantagens do sistema Trunking, podemos salientar:

  • Maior privacidade nas comunicações (escolha dinâmica do canal)
  • Possibilidade de formação de grupos de utilizadores
  • Contabilização da utilização dos recursos "realmente" gastos
  • Capacidade de transmitir informação digital.

 

Vídeo Digital

A visualização através de uma câmara de vídeo embarcada em meios aéreos constitui sem dúvida um importante método de síntese da informação necessária à avaliação do estado e da evolução de um fogo.

Isto é possível devido à capacidade natural que nós temos na interpretação de imagens.

Actualmente encontram-se ao nosso dispor um conjunto de técnicas normalizadas para a representação digital de imagem (fotografia e vídeo). Esta normalização foca principalmente os aspectos da representação e da compressão dos dados de modo a possibilitar a utilização e armazenamento da imagem em computador. A compressão da imagem, na sua representação digital, permite diminuir os custos através da diminuição dos tempos de transmissão e do espectro necessário à sua transmissão.

Assim, pretendemos desenvolver uma base de dados de sequências de vídeo digital associadas à data e posição onde estas foram recolhidas. Esta base de dados aplicar-se-à a ocorrências de fogos florestais, servindo não só para acompanhamento na decisão e combate ao fogo, como também na classificação dos vários tipos de ocorrências e realização de análises comparativas entre várias ocorrências.

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Manuais do Sistema de Informação Geográfica Idrisi

Manuais do Microsoft Visual Basic 4.0 – Edição Profissional.

Manuais do receptor GPS GeoExplorer II da Trimble.

Manuais da base de dados relacional Microsoft Access.

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DESCRIÇÃO DO PROGRAMA DE TRABALHOS:

Metodologia

  1. Organização da Base de Dados existente relativa a pontos de água.
  2. Actualização da Base de Dados dos pontos de água.
  3. Elaboração de um módulo informático, complementar do sistema já desenvolvido pelo CNIG, para determinação dos melhores pontos de água em função de um determinado raio.
  4. Estudo dos Parâmetros a utilizar na matriz de critérios aplicada na escolha dos melhores pontos de água.
  5. Desenvolvimento de módulos informáticos de recolha de informação através de um sistema de transmissão de dados baseado na rede Trunking.
  6. Determinação de técnicas de análise e extração de obstáculos naturais e artificiais a partir da Base de Dados cartográfica já existente e disponibilizada pelo CNIG.
  7. Configuração da informação extraída da Base de Dados cartográfica de modo a ser transmitida via sistema Trunking para o GPS de Bordo.
  8. Desenvolvimento de um módulo de comunicações entre o GPS e o rádio Trunking.
  9. Elaboração de testes num ambiente operacional, destinados a verificar as metodologias e os sistemas de comunicação
  10. Análise dos resultados obtidos nos testes com o objectivo de rectificação quer dos critérios da matriz de decisão, quer da interpretação dos dados enviados ao GPS de bordo
  11. Definição de uma Base de Dados de sequências de vídeo geo-referenciadas e da metodologia de obtenção da informação a ela destinada
  12. Análise das sequências de imagens conjuntamente com os dados de fogos a elas associados, para criação de padrões de classificação.

Material a utilizar

CALENDARIZAÇÃO

FASE I: Desenvolvimento de uma metodologia de decisão de escolha dos pontos de água.

I.1. Pesquisa bibliográfica.

I.2. Preparação da base de dados de pontos de água.

I.3. Estabelecimento de um algoritmo de decisão.

  • I.4. Implementação de um módulo informático de manipulação e análise da base de dados dos pontos de água.

    I.5. Integração no módulo de capacidades de transmissão de dados através de rádio Trunking.

  • FASE II : Teste de validação do trabalho produzido até à data.

    FASE III : Produção de uma base de dados de imagens de vídeo geo-referenciadas e de uma metodologia de recolha e análise das mesmas.

    III.1. Testes de recolha de imagens com diferentes meios técnicos.

    III.2. Integração das imagens recolhidos num sistema de informação geográfica.

    III.3. Criação de Links entre imagens e as bases de dados dos fogos.

    III.4. Desenvolvimento de elementos de pesquisa e disponibilização das imagens.

    III.5. Avaliação do impacto desta informação junto dos decisores.

     

    FASE IV: Execução de relatórios dos diversos trabalhos desenvolvidos.

    FASE V : Instalação do sistema de escolha de pontos de água em ambiente operacional.

    V.1. Avaliação do uso do sistema em situação real de fogo.

    V.2. Análise em SIG dos dados cartográficos para extracção de obstáculos e pontos de referência.

    V.3. Evolução no módulo de escolha dos pontos de água no sentido de incorporar a informação de obstáculos e pontos de referência.

    V.4. Avaliação global do módulo de decisão de escolha de pontos de água.

    FASE VI : Início da recolha sistemática de imagens e sua organização em base de dados.

    VI.1. Análise e classificação de todos os tipos de imagens consoante o tipo de ocorrência.

    VI.2. Disponibilização em tempo real de imagens nos centros operacionais.

    VI.3. Disponibilização das imagens na Internet.

    VI.4. Avaliação do sistema de captação de imagens mais adequado ás necessidades de decisão.

    VI.5. Início de utilização de imagens em historial para classificação prévia das novas ocorrências.

    FASE VII : Relatório final.

     

     

  • Meses de duração do projecto 1º ano
  •   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    I.1                        
    I.2                        
    I.3                        
    I.4                        
    I.5                        
    II                        
    III.1                        
    III.2                        
    III.3                        
    III.4                        
    III.5                        
  • Meses de duração do projecto 2ªano
  •   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    IV                        
    V.1                        
    V.2                        
    V.3                        
    V.4                        
    VI.1                        
    VI.2                        
    VI.3                        
    VI.4                        
    VI.5                        
    VII                        

     

     

    DELIVERABLES

    Relatórios:

    - 1 relatório de progresso (findo o 12º mês)

    - 1 relatório final (no final do projecto)

    Artigos e comunicações:

    Estão previstas apresentações do trabalho a efectuar, em seminários e congressos ao longo da evolução do projecto.

    Serão também submetidos artigos a várias revistas líderes nas áreas de modelação, simulação, análise de sistemas e outras relacionadas com o tema do projecto a desenvolver.

    Aplicações:

    • Um protótipo, de apoio á decisão de escolha de pontos de água no inicio da campanha de fogos do 1º ano.
    • Implementação dos diversos sistemas de captação de imagens durante a campanha de fogos.
    • Implementação da base de dados de imagens no início da campanha de fogos do 1º ano do projecto.
    • Disponibilização de dois módulos informáticos nos centros de coordenação para apoio a decisão de escolha de pontos de água e monitorização de imagens históricas e actuais das zonas de ocorrência de fogos.

    MEIOS DISPONÍVEIS PARA EXECUÇÃO DO PROJECTO:

    Encontram-se disponíveis para a realização deste projecto os seguintes equipamentos:

    • Sistema de Informação Geográfica
    • Conjunto de Rádios e Base Trunking
    • 2 Receptores de GPS
    • Computadores Ppro 200MHz/64Mb/CDRom triplo
    • Máquinas fotográficas Digitais
    • Receptores e Transmissores de Sinal de Vídeo
    • Câmaras de Vídeo

     

    ORÇAMENTO:

     

    1º ano

    2º ano

    TOTAL

    Missões

    700

    700

    1400

    Consultores

    0

    0

    0

    Aquisição de serviços

    2250

    2250

    4500

    Bibliografia

    300

    100

    400

    Outras despesas

    200

     

    200

    Gastos gerais

    250

    250

    500

    TOTAL DE DESPESAS CORRENTES

    3700

    3300

    7000

           

    Equipamento

    2750

    0

    2750

    TOTAL DE DESPESAS DE CAPITAL

    2750

    0

    2750

    TOTAL DE DESPESAS:

    6450

    3300

    9750

     

    TÍTULO DO PROJECTO:

    SiSTEMA DE INFORMAÇÂO E DECISÃO DE APOIO AOS FOGOS FLORESTAIS

    PARTE C

  • 1.IDENTIFICAÇÃO DA INSTITUIÇÃO PROPONENTE
  • 2.IDENTIFICAÇÃO DE OUTRAS INSTITUIÇÕES ENVOLVIDAS NO FINANCIAMENTO E EXECUÇÃO DO PROJECTO

    3.IDENTIFICAÇÃO E CURRICULUM VITAE DO INVESTIGADOR RESPONSÁVEL PELO PROJECTO

    4.IDENTIFICAÇÃO E CURRÍCULA DOS MEMBROS DA EQUIPA DE INVESTIGAÇÃO AFECTA AO PROJECTO

    5.LISTA DE PUBLICAÇÕES DA EQUIPA RELEVANTES PARA O PROJECTO

    6.DESCRIÇÃO DO PAPEL DESEMPENHADO PELOS MEMBROS DA EQUIPA EM RELAÇÃO AO PROGRAMA DE TRABALHOS E PERCENTAGEM DO TEMPO DEDICADO AO PROJECTO

    7.DECLARAÇÃO DE COMPROMISSO DA INSTITUIÇÃO PROPONENTE BEM COMO DAS OUTRAS INSTITUIÇÕES ENVOLVIDAS

    8.DECLARAÇÃO DE COMPROMISSO DO INVESTIGADOR RESPONSÁVEL NA GESTÃO DO PROJECTO

    9.FICHA RESUMO DO PROJECTO

  • PARTE C

    1. IDENTIFICAÇÃ0 DA INSTITUIÇÃO PROPONENTE

    NOME: CNIG - Centro Nacional de Informação Geográfica

    MORADA: Rua Braancamp, 82, 5ºEsq.

    1200 Lisboa

    TELEFONE: 3862188 / 3860011 TELEFAX: 3862877

     

     

  • 3.IDENTIFICAÇÃO E CURRICULUM VITAE DO INVESTIGADOR RESPONSÁVEL PELO PROJECTO
  • Investigador Responsável - Rui Almeida, Colaborador do CNIG

     

    CURRICULUM VITAE

    RUI MANUEL LOPES DA CUNHA ALMEIDA

    DADOS PESSOAIS

    DATA DE NASCIMENTO: 14, Janeiro, 1967

    LOCAL DE NASCIMENTO: Viseu

    NACIONALIDADE: Portuguesa

    HABILITAÇÕES ACADÉMICAS

    Licenciado em Engenharia Silvicula pelo Instituto Superior de Agronomia - Universidade Técnica de Lisboa, no ano 1990.

    EXPERÊNCIA PROFISSIONAL

    Trabalha desde Setembro de 1992 com o Centro Nacional de Informação Geográfica envolvido em projectos relacionados com GIS: colaboração na implementação de Sistemas de Informação Geográfica num projecto de determinação de cenários de cheia utilizando modelos hidrológicos e hidráulicos, na região de Setúbal. Responsável pela realização de um projecto de Produçaõ de Cartografia de Risco de Incêndio a Nível Nacional, tendo por base informação do tipo vegetação, rede viária, rede hidrográfica e altimetria, à escala de 1:25 000 . Colaborador e responsável pela parte de utilização de Sistemas de Infomação Geográfica num projecto da Direcção Geral das Florestas para execução de um índice para a determinação de zonas de alto risco de incêndio, sobre orientação do Prof. Francisco Rego do Instituto Superior de Agronomia. Execução de um projecto para elaboração de cartografia temática preditiva do comportamento potencial do fogo sobre determinados cenários meteorológicos, à escala 1:25 000, onde se inclui também cartografia de zonas consideradas especialmente perigosas, por combinações entre os tipos de combustível, topografia, acessibilidade e localização relativamente a infraestruturas de apoio à detecção e combate ao fogo, com utilização dos Sistemas de Informação Geográfica.

    Assistente convidado desde 95 no IST- Instituto Superior Técnico, onde ministra a parte da cadeira de SIGII do Mestrado de Sistemas de Informação Geográfica.

    Assistente convidado desde 95 no IST- Instituto Superior Técnico, onde ministra a parte prática da cadeira de Representação Gráfica do curso de Planeamento e Ordenamento do Território.

    Professor convidado desde 95 no Curso de Sistemas de Informação Geográfica no Instituto de Formação de Quadros.

    Investigador Responsável do Projecto DESICAFF- Detecção, Simulação e Cartografia de Fogos Florestais durante o ano de 1995, 1996 finaciado pelo programa JNICT\CNEFF (nº PEAM/C/FF/423/994)

    Assistente convidado durante o ano de 1993 a 1994 no ISMAG- Instituto Superior de Matemáticas Aplicadas e Gestão, onde ministrou as cadeiras de Informatica I e II do curso de Urbanismo.

    Realizou estágio final de curso durante o período de Janeiro a Agosto de 1991 na Direcção Geral das Florestas.

    Trabalhou como foto-interprete durante 1990.

    CURSOS

    - Defesa Contra Incendios Florestais, Zaragoza,Abril de 1996;

    - Microstation GIS Grid Analyst, Intergraph, Lisboa, Novembro de 1992;

    - Unix, IBM, Instituto Superior de Agronomia, Lisboa, Setembro de 1992;

    - Curso sobre Sistemas de Informação Geográfica, Dr. Jonathan Raper, Centro Nacional de Informação Geográfica, Hotel Fénix, Lisboa, 1-3 de Junho de 1992;

    - Curso Internacional do programa ERASMUS, "Culture of Fast Groth Species and their Environmental Impact", Ormea, Italia, 20-20 Maio, 1991;

    - Curso Prático de Exploração Florestal, Centro de Operações Técnicas Florestais, Lousâ, Maio de 1990.

    PUBLICAÇÕES

    - Almeida, R, "Um Sistema de Apoio à Detecção e Combate aos Fogos Florestais". Gis Brasil, Curitiba, Maio, 1997.

    - Almeida, R.; "A Project of Fire Risk Cartography". USIG, ISA, 18-20 November, 1992.

    -Almeida, R. - "A Triangulation System within GIS for Fire Detection". II Encontro Internacional dos Utilizadores de Sistemas de Informação Geográfica, USIG, Lisbon, 9-12 November, 1993.

    - Almeida, R.; "Forest Fire Risk Areas and Definition of Prevention Priority Planning Actions using GIS", .EGIS/MARI´94, Paris, March 29-April 1, 1994.

    - Bernado,F.;Almeida, R.;Ramos, I.; "GIS in flood risk management", .EGIS/MARI´94, Paris, March 29-April 1, 1994.

     

  • 4.IDENTIFICAÇÃO E CURRICULO DOS MEMBROS DA EQUIPA DE INVESTIGAÇÃO AFECTA AO PROJECTO
  • CNIG:

    Rui Almeida

    Manuel Mendonça

    Joaquim Redinha

    Dora Pinheiro

    Pedro Rodrigues

    Francisco Grilo

    José Pedro Godinho Oliveira Lopes

     

  • 5.LISTA DE PUBLICAÇÕES DA EQUIPA RELEVANTES PARA O PROJECTO
  • PUBLICAÇÕES

    - Almeida, R, "Um Sistema de Apoio à Detecção e Combate aos Fogos Florestais". Gis Brasil, Curitiba, Maio, 1997.

    - Almeida, R.; "A Project of Fire Risk Cartography". USIG, ISA, 18-20 November, 1992.

    -Almeida, R. - "A Triangulation System within GIS for Fire Detection". II Encontro Internacional dos Utilizadores de Sistemas de Informação Geográfica, USIG, Lisbon, 9-12 November, 1993.

    - Almeida, R.; "Forest Fire Risk Areas and Definition of Prevention Priority Planning Actions using GIS", .EGIS/MARI´94, Paris, March 29-April 1, 1994.

    - Bernado,F.;Almeida, R.;Ramos, I.; "GIS in flood risk management", .EGIS/MARI´94, Paris, March 29-April 1, 1994.

     

     

     

  • 6.DESCRIÇÃO DO PAPEL DESEMPENHADO PELOS MEMBROS DA EQUIPA EM RELAÇÃO AO PROGRAMA DE TRABALHOS E PERCENTAGEM DO TEMPO DEDICADO AO PROJECTO
  • Equipa de investigação:

    Nome Função Tempo (%) Entidade
    Rui Almeida Coordenador Investigador 60 CNIG
    Manuel Mendonça Investigador 70 CNIG
    Joaquim Redinha Investigador 80 CNIG
    Dora Pinheiro Investigador 30 CNIG
    Mario Castro Investigador 30 CNIG
    José Pedro Lopes Inspector 5 ISB
    Francisco Grilo Jovem Investigador 50 CNIG
    Pedro Mesquita Jovem Investigador 100 CNIG

     

     

     

     

  • 7.DECLARAÇÃO DE COMPROMISSO DA INSTITUIÇÃO PROPONENTE BEM COMO DAS OUTRAS INSTITUIÇÕES ENVOLVIDAS

    8.DECLARAÇÃO DE COMPROMISSO DO INVESTIGADOR RESPONSÁVEL NA GESTÃO DO PROJECTO

    9.FICHA RESUMO DO PROJECTO

    ÁREA /TÓPICO:

    ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DOS ELEMENTOS DE INFORMAÇÃO NECESSÁRIOS AO PROCESSO DE APOIO À DECISÃO E DA FORMA DE OS DISPONIBILIZAR PARA AS ENTIDADES OPERACIONAIS

    TÍTULO:

    SISTEMA DE INFORMAÇÃO E DECISÃO DE APOIO AOS FOGOS FLORESTAIS

    INSTITUIÇÃO PROPONENTE

    NOME: Centro Nacional de Informação Geográfica - CNIG

    MORADA: Rua Braancamp, 82, 5ºEsq.

    CÓDIGO POSTAL: 1200 LISBOA

    TELEFONE: 3862188 / 3860011 TELEFAX: 3862877

    INVESTIGADOR RESPONSÁVEL: Rui Manuel Lopes da Cunha Almeida

    EQUIPE DE INVESTIGAÇÃO

  • Nome Função Tempo (%) Entidade
    Rui Almeida Coordenador Investigador 60 CNIG
    Manuel Mendonça Investigador 70 CNIG
    Joaquim Redinha Investigador 80 CNIG
    Dora Pinheiro Investigador 30 CNIG
    Mario Castro Investigador 30 CNIG
    José Pedro Lopes Inspector 5 ISB
    Francisco Grilo Jovem Investigador 50 CNIG
    Pedro Mesquita Jovem Investigador 100 CNIG

     

     

  • ORÇAMENTO GLOBAL SOLICITADO À JNICT
  •  

    1º ano

    2º ano

    TOTAL

    Missões

    700

    700

    1400

    Consultores

    0

    0

    0

    Aquisição de serviços

    2250

    2250

    4500

    Bibliografia

    300

    100

    400

    Outras despesas

    200

     

    200

    Gastos gerais

    250

    250

    500

    TOTAL DE DESPESAS CORRENTES

    3700

    3300

    7000

           

    Equipamento

    2750

    0

    2750

    TOTAL DE DESPESAS DE CAPITAL

    2750

    0

    2750

    TOTAL DE DESPESAS:

    6450

    3300

    9750