AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIOS
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1 AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIOS Sérgio Luis Antonello Centro de Análise e Planejamento Ambiental CEAPLA IGCE/UNESP 08/11/2013 Introduction to ArcGIS II 11-1
2 Motivação AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIOS Avaliar: Determinar a valia ou o valor. Apreciar ou estimar o merecimento. Calcular, computar, estimar, ajuizar. Fazer ideia (supor). Reconhecer a grandeza, a intensidade a força. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 2 Introduction to ArcGIS II 11-2
3 Motivação AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIOS PLANEJAMENTO E GESTÃO DECISÃO RISCOS E INCERTEZAS Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 3 Introduction to ArcGIS II 11-3
4 Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios Sérgio Luis Antonello Projeto de Pesquisa Doutorado (2008) Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Centro de Energia Nuclear na Agricultura Introduction to ArcGIS II 11-4
5 Estudo de Caso VALIDAÇÃO DO FGEST BACIA DO RIO CORUMBATAÍ TEMA ÁREAS PRIORITÁRIAS À RESTAURAÇÃO FLORESTAL (preservação dos recursos hídricos) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 5 Introduction to ArcGIS II 11-5
6 Parte I - Conceitos INTRODUÇÃO OBJETIVOS FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 6 Introduction to ArcGIS II 11-6
7 Introdução Fato: Forte pressão sobre o meio ambiente Rápido crescimento da população mundial Novos mercados consumidores Forte demanda por recursos naturais Consequência: Perda acelerada da capacidade de sustentar a vida Ação: Utilizar com eficiência os recursos naturais Como?: Planejamento e gestão Decisões Instrumento: Uso de análise multicritérios associada a SIGs como suporte às decisões Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 7 Introduction to ArcGIS II 11-7
8 Objetivo Geral Propiciar a gestores de bacias hidrográficas a aplicação de MMCAD em processos decisórios através do desenvolvimento e aplicação de um sistema de informação Pró-atividade em relação a problemas em Bacias Hidrográficas Aplicado na fase de avaliação em processos decisórios Ser parte integrante de um sistema de planejamento e gestão de bacias hidrográficas Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 8 Introduction to ArcGIS II 11-8
9 Objetivos Específicos Desenvolvimento do FGest para possibilitar o uso de Análise multicritérios em dados espaciais e para planejamento e gestão de bacias hidrográficas Desenvolvimento de interfaces de comunicação FGest SIG Validar o FGest na geração de mapas de áreas prioritárias à restauração florestal, na bacia do rio Corumbataí SP, visando a conservação dos recursos hídricos Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 9 Introduction to ArcGIS II 11-9
10 Planejamento Planejamento e Gestão Remete ao futuro Compreensão e previsão de processos Gestão Indica o presente Significa administrar uma situação O planejamento não diz respeito às decisões futuras, mas às implicações futuras de decisões presentes. (Drucker, 1962) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 10 Introduction to ArcGIS II 11-10
11 Processo decisório Decidir: Escolha entre alternativas na busca de solução para um problema Deliberar Dar preferência a uma alternativa após compreensão sobre determinado problema Modelo para tomada de decisão (Simon, 1960) Identificação do problema ou oportunidade de mudança Estruturação do processo de tomada de decisões Avaliação e escolha da melhor alternativa Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 11 Década de 60 surgem as primeiras ferramentas computacionais de apoio a decisão Evolução tecnológica de hardware e software Extrair informações a partir de dados disponíveis, mensurá-los e obter respostas SADE Sistema de Apoio a Decisão Espacial (Malczewski, 1999) Introduction to ArcGIS II 11-11
12 Processo decisório: Decisão Escolha da melhor alternativa Quadro de decisão (conjunto de alternativas - Ex: zoneamento pode ser: industrial, residencial ou comercial) Indivíduos a que a decisão será aplicada (conjunto de decisão Ex: Cada pixel do mapa) Decisão suportada pela consideração de critérios Critério É algo que pode ser medido e avaliado. Forma de valorar os atributos em processos decisórios. Dois tipos: Fator e Restrição Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 12 Introduction to ArcGIS II 11-12
13 Processo decisório: Decisão Critério É algo que pode ser medido e avaliado. Forma de valorar os atributos em processos decisórios. Dois tipos: Fator e Restrição Fator Define algum grau de aptidão para o que está sendo analisado Restrição Utilizada como limitador de fatores. Torna apto ou inapto para análise o que está sendo analisado (Baseado na lógica booleana) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 13 Introduction to ArcGIS II 11-13
14 Processo decisório: Decisão Regra de decisão Procedimento pelo qual os critérios são combinados Avaliação Risco de decisão Probabilidade de que a decisão tomada esteja errada Incerteza Inerente ao próprio processo de decisão Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 14 Introduction to ArcGIS II 11-14
15 Bacias Hidrográficas Unidade de trabalho Variados recursos naturais importantes aos ecossistemas Proporciona bens e serviços à sociedade Recurso hídrico como elemento estruturador do desenvolvimento sustentável Recurso hídrico fator determinante da qualidade de vida do ser humano Demanda de uso múltiplo Abastecimento, irrigação, rotas de navegação fluvial, geração de energia elétrica, lazer, turismo etc Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 15 Introduction to ArcGIS II 11-15
16 Bacias Hidrográficas: Planejamento e Gestão Decisores devem se apoiar em informações e ferramentas que subsidiem os processos decisórios Necessidade de transformar dados disponíveis em informações com qualidade Captura, armazenamento, processamento e visualização de geoinformações Uso de geoprocessamento: SIG e AMC como ferramentas de suporte à decisão Grande capacidade de manipulação e gerenciamento de dados espaciais Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 16 Introduction to ArcGIS II 11-16
17 Bacias Hidrográficas: Planejamento e Gestão O uso de análise multicritérios em ambiente SIG pode ser visto como um processo que combina e transforma dados espaciais e não-espaciais (entrada) em uma decisão resultante (saída), fazendo parte deste processo procedimentos com uso de dados geográficos em consonância com o juízo de valores dos tomadores de decisão de acordo com as regras estabelecidas. (Malczewski, 2004) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 17 Introduction to ArcGIS II 11-17
18 Metodologia multicritérios Possibilita identificar prioridades sob ótica de multicritérios Interesses conflitantes Opinião de especialistas Considera a subjetividade dos atores Enfoque construtivista Recomendado para aplicação em problemas complexos de natureza multidisciplinar Fases: Estruturação; Avaliação; Recomendação Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 18 Introduction to ArcGIS II 11-18
19 Estruturação Consiste na identificação dos objetivos, na identificação das alternativas viáveis e no estabelecimento dos critérios que serão utilizado. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 19 Introduction to ArcGIS II 11-19
20 Avaliação Dois procedimentos de agregação de fatores Sobreposição booleana de critérios Todos os critérios são convertidos a declarações lógicas apropriadas e então combinados por meio de operadores lógicos AND (interseção versão ao risco) e OR (união atração ao risco) Tomada de decisão extremista (estrita aversão ao risco ou muito liberal) Combinação Linear Ponderada (CLP) Os critérios são padronizados em uma escala numérica comum e, então, combinados em uma média ponderada Tomada de decisão com possibilidade de controlar o risco entre os dois extremos de nenhuma ou extrema aversão Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 20 Introduction to ArcGIS II 11-20
21 Avaliação Escola Americana Reduzem os vários critérios a um critério síntese (ex: soma ponderada) AHP TODIM MACBETH UTA Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 21 Introduction to ArcGIS II 11-21
22 Método AHP Analytic Hierarchy Process Problema decomposto em uma estrutura hierárquica Atribuição de pesos pela importância relativa dos critérios Usando de subjetividade, os julgamentos dos tomadores de decisão referentes à importância de um atributo em relação a outro são transformados em valores numéricos, com base em uma escala numérica Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 22 Introduction to ArcGIS II 11-22
23 Método AHP Analytic Hierarchy Process (Saaty, 1980) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 23 Introduction to ArcGIS II 11-23
24 Padronização de atributos Processo que permite agregação de atributos com valorações diferentes Ex: Declividade (em graus) x Distância em metros Todos os atributos são submetidos a um processo de reescalonamento em uma faixa de valores numa base numérica comum. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 24 Introduction to ArcGIS II 11-24
25 Método CLP Combinação Linear Ponderada (Saaty, 1980) Permite fazer a compensação entre os critérios Uma qualidade muito pobre de um critério pode ser compensada tendo um número de qualidade muito favoráveis em outros critérios Esta operação não se enquadra como AND (aversão ao risco) nem como OR (atração ao risco). Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 25 Introduction to ArcGIS II 11-25
26 Método CLP - Exemplo Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 26 Introduction to ArcGIS II 11-26
27 Método MPO Média Ponderada Ordenada (Yager, 1988) Implementada em ambiente SIG (Eastman e Jiang, 1996) Os pesos dos fatores usados no CLP passam a ser chamados de pesos de compensação Presença de pesos de ordenação os pesos de ordenação são aplicados pixel-a-pixel a escores de fatores, determinado pelo ranqueamento desses fatores em cada posição (pixel). Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 27 Introduction to ArcGIS II 11-27
28 Método MPO Espaço de estratégia para a tomada de decisão. Fonte: Eastman (2003) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 28 Introduction to ArcGIS II 11-28
29 Parte II MATERIAIS E MÉTODOS E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 1 Desenvolvimento do FGest 2 Aplicação e validação do FGest Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 29 Introduction to ArcGIS II 11-29
30 1 - Desenvolvimento do FGest Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 30 Introduction to ArcGIS II 11-30
31 Dados x Informações Dados: são fatos em sua forma primária x Informações: dados organizados de tal forma que adquirem valor adicional além do valor do fato em si Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 31 Introduction to ArcGIS II 11-31
32 Sistemas de Informações Sistema: Conjunto de elementos interrelacionados, com objetivos específicos para atingir um objetivo comum. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 32 Introduction to ArcGIS II 11-32
33 Modelagem do FGest Diagrama de fluxo de dados Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 33 Introduction to ArcGIS II 11-33
34 Principais funções lógicas Padronização ou normalização Peso de compensação (taxa de consistência) Avaliação CLP Ranqueamento dos fatores Avaliação MPO Importação e Exportação Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 34
35 Fluxo de trabalho Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 35
36 Interação com SIG Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 36
37 Portabilidade em relação a SIG ArcGIS e Spring Comunicação através de arquivo ASCII Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 37
38 Padronização Linear (0 255) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 38
39 Operador CLP Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 39
40 Método CLP Retomando o exemplo Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 40 Introduction to ArcGIS II 11-40
41 Operador CLP Aplicação de restrições Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 41
42 Cálculo do peso de compensação Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 42
43 Aplicação do peso de ordenação Fator 1: erosividade da chuva; Fator 2: adequação do uso do solo; Fator 3: proximidade à malha viária; Fator 4: erodibilidade do solo; Fator 5: proximidade à rede hidrográfica. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 43
44 Cálculo do ranqueamento dos fatores Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 44
45 Cálculo do ranqueamento dos fatores Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 45
46 Operador OWA j = critério I = localização no vetor Z ij = Valor dos atributos (células) classificados u j = peso compensação reordenado (de acordo com a ordenação dos valores das células) v j = peso de ordenação Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 46
47 Cálculo do risco e compensação Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 47
48 Parte 2 Validação do FGest Validar o FGest através do emprego da Avaliação Multicritérios na geração de mapas de áreas prioritárias à restauração florestal, na bacia do Rio Corumbataí, SP, visando à conservação de recursos hídricos. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 48
49 Área de estudo Bacia hidrográfica do rio Corumbataí Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 49
50 Área de estudo Bacia hidrográfica do rio Corumbataí Localiza-se na região Centro-Leste do estado de São Paulo, ocupando aproximadamente km², abrangendo total ou parcialmente os municípios de Rio Claro, Analândia, Corumbataí, Itirapina, Charqueado, Ipeúna, Santa Gertrudes e Piracicaba. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 50
51 Área de estudo Bacia hidrográfica do rio Corumbataí O rio Corumbataí é responsável pelo abastecimento de aproximadamente pessoas, além de ser utilizada na agricultura, pecuária e indústria, o que demonstra a sua importância regional. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 51
52 Estabelecimento dos critérios 5 Fatores (Padronizados de 0 255) Adequação ao uso da terra Erodibilidade do solo Erosividade da chuva Proximidade à malha viária Proximidade à rede hidrográfica Restrições (1 apto, 0 inapto) áreas em que não é considerada a restauração, tais como, matas nativas, cerrados, Floresta Estadual Navarro de Andrade, em Rio Claro, áreas de mineração, malha viária, rede hidrográfica e áreas urbanas Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 52
53 Padronização Linear (0 255) Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 53
54 5 Fatores Estabelecimento dos critérios Adequação ao uso da terra Erodibilidade do solo Erosividade da chuva Proximidade à malha viária Proximidade à rede hidrográfica Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 54
55 5 Fatores Estabelecimento dos critérios Adequação ao uso da terra Erodibilidade do solo Erosividade da chuva Proximidade à malha viária Proximidade à rede hidrográfica Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 55
56 5 Fatores Estabelecimento dos critérios Adequação ao uso da terra Erodibilidade do solo Erosividade da chuva Proximidade à malha viária Proximidade à rede hidrográfica Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 56
57 5 Fatores Estabelecimento dos critérios Adequação ao uso da terra Erodibilidade do solo Erosividade da chuva Proximidade à malha viária Proximidade à rede hidrográfica Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 57
58 5 Fatores Estabelecimento dos critérios Adequação ao uso da terra Erodibilidade do solo Erosividade da chuva Proximidade à malha viária Proximidade à rede hidrográfica Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 58
59 Restrições Estabelecimento dos critérios Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 59
60 Modelo de avaliação Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 60
61 Cálculo do peso de compensação Taxa de Consistência (TC) = 0,06 Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 61
62 Resultado CLP Áreas prioritárias à restauração florestal Método CLP Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 62
63 Cálculo do ranqueamento dos fatores Ranqueamento conforme grau de influência de cada fator no processo de avaliação Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 63
64 Aplicação do peso de ordenação Fator 1: erosividade da chuva; Fator 2: adequação do uso do solo; Fator 3: proximidade à malha viária; Fator 4: erodibilidade do solo; Fator 5: proximidade à rede hidrográfica. Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 64
65 Resultado MPO Áreas prioritárias à restauração florestal Método MPO - Risco médio/baixo Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 65
66 Resultado MPO Áreas prioritárias à restauração florestal Método MPO - Risco médio/alto Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 66
67 Reclassificação 5 níveis de prioridade Método CLP Método MPO - Risco médio/baixo Método MPO - Risco médio/alto Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 67
68 Obrigado Um sistema de planejamento e gestão para bacias hidrográficas com uso de análise multicritérios 68 Introduction to ArcGIS II 11-68
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