AGROSOFT 99
II Congresso da SBI-Agro


Sistema Especialista para Determinação da Capacidade 
de Uso da Terra

Autores

Monica Luri Giboshi
Email: grando@supernet.com.br
Vínculo:
Endereço: R. Dr. Arnaldo de Carvalho, 555. Ap.62. 13070-090. Campinas, SP.
Telefone: (019) 241-1708

Luiz Henrique Antunes Rodrigues
Email: lique@agr.unicamp.br
Vínculo: Faculdade de Engenharia Agrícola - UNICAMP.
Endereço: Caixa Postal 6011. 13081-490. Campinas, SP.
Telefone: (019) 788-1062

Francisco Lombardi Neto
Email: flombard@barao.iac.br
Vínculo: Centro de Solos e Recursos Ambientais - IAC
Endereço: Caixa Postal 28. 13001-970. Campinas, SP
Telefone: : (019) 231-5422 Ramal 165

Resumo

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema especialista para determinar a capacidade de uso da terra, com a finalidade de dar apoio e mais agilidade ao processo de tomada de decisão no planejamento do uso da terra. O "shell" utilizado para o desenvolvimento do sistema foi o CLIPS (C Language Integrated Production System). Para determinar a capacidade de uso foram considerados doze fatores limitantes ao uso da terra, além da declividade. O resultado é apresentado em uma tabela onde estão relacionadas as classes de capacidade de uso da terra para cada solo e declividade. Também estão relacionados os graus de limitação dos fatores considerados limitantes ao uso da terra. A validação do sistema mostrou que este foi rigoroso ao determinar as classes de capacidade de uso por considerar a declividade em conjunto com os fatores que apresemtam maior restrição ao uso da terra. O sistema desenvolvido permite determinar com rapidez a capacidade de uso da terra para áreas de qualquer tamanho e número de classes de solos, constituindo, assim, uma importante ferramenta para o planejamento do uso da terra.

Abstract

This work aimed to develop an expert system to determine land capability which will aid decision process in land use planning more quickly. The system was developed with CLIPS (C Language Integrated Production System). In order to determine land capability, the slope and twelve factors that limit the land use were considered. The result is showed on a table where each soil and slope are related to land capability classes. The factors that present restriction and limitation to land use are related too. The validation of system showed that it was rigorous to determine land capability because it considers the slope and takes into account other factors that present major restriction to land use. The expert system developed permits a quick determination of land capability for areas with any soil classes number, and can be an important tool to land use planning.

Palavras chaves

Sistema especialista, capacidade de uso da terra, planejamento do uso da terra

 

1. INTRODUÇÃO

Um planejamento do uso racional da terra é essencial para aqueles que desejam utilizá-la de maneira correta, de acordo com a sua sustentabilidade e produtividade econômica, de forma que os recursos naturais sejam conservados.

A avaliação de terras representa a maior parte das atividades desse planejamento e refere-se ao estabelecimento de critérios do comportamento das terras, quando usadas para propósitos específicos. Existem diversas metodologias para a avaliação de terras, entre as quais a classificação de terras segundo a sua capacidade de uso. Porém, é um processo trabalhoso que envolve conhecimentos diversos e interdisciplinares.

Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema especialista para determinar a capacidade de uso da terra, com a finalidade de dar apoio e maior agilidade ao processo de tomada de decisão no planejamento do uso da terra.

2. MATERIAL E MÉTODOS

O sistema especialista foi desenvolvido em um microcomputador Pentium 166Mhz, com 32MB de memória RAM, utilizando um "shell", conhecido como CLIPS (C Language Integrated Production System), versão6.0, desenvolvido por Software Technology Branch (STB), NASA/Lyndon B. Johnson Space Center (Giarratano & Riley, 1993).

A base de conhecimento do sistema foi desenvolvida com conhecimento adquirido de literatura (Lepsch et al., 1991; Oliveira & Sosa ,1995; Oliveira & Berg, 1985; Denardin, 1990; Lombardi Neto & Bertoni, 1975) e de entrevistas com especialistas das diversas áreas relacionadas à determinação da capacidade de uso da terra.

O conhecimento adquirido foi  sistematizado com base em regras do tipo "IF-THEN", utilizando como controle de inferência o encadeamento para frente ou "forward chaining". O sistema avalia se as condições da regra são satisfeitas e, caso isso ocorra, ele executa alguma ação ou ativa novas regras até obter a solução.

Além da declividade, foram considerados doze fatores limitantes ao uso da terra: pedregosidade, rochosidade, risco de geada, risco de inundação, profundidade efetiva, disponibilidade de água, drenagem interna, risco de erosão, restrição à mecanização, disponibilidade de nutrientes, fixação de fósforo e toxicidade por alumínio. Para cada fator o sistema determina um grau de limitação ao uso (nulo, ligeiro, moderado, forte e muito forte).

As classes de capacidade de uso da terra representam um grupamento de terras com o mesmo grau de limitação e são designadas por algarismos romanos de I a VIII, sendo maior a restrição ao uso quanto maior for o seu valor. Já, as subclasses representam a classe em função da natureza da limitação e são representadas por letras minúsculas (e: limitação por risco de erosão; s: limitações relativas ao solo; f: limitações relativas à fertilidade; a: limitações por excesso de água; c: limitações climáticas).

As classes de capacidade de uso são determinadas, pelo sistema, considerando a declividade em conjunto com os fatores limitantes que apresentam os maiores graus de restrição ao uso.

Para a validação do sistema foi criado um cenário que teve a sua capacidade de uso determinada por sete especialistas. Os resultados obtidos foram comparados com a aplicação do sistema especialista observando as concordâncias entre os mesmos.  

 

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

O sistema desenvolvido tem 500 regras, sendo que 65% são regras que representam o conhecimento necessário para determinar a capacidade de uso da terra e 35% são regras de controle, ou seja, para entrada de dados e saída dos resultados.

A base de conhecimento está dividida em três partes: Solos, Limitações e Classe e subclasse (Figura 1).

A entrada de dados é feita via tela, através de perguntas feitas ao usuário, e está dividida em três partes. A primeira entrada de dados pede ao usuário a classe de solo e a deficiência hídrica anual. Se a classe de solo fizer parte da base de conhecimento Solos, o sistema pede informações sobre as classes de declividade e, então, determina as classes e subclasses de capacidade de uso da terra. Se a classe de solo não fizer parte da base Solos, o sistema determina os graus de restrição ao uso com a entrada de dados complementares, através da base de conhecimento Limitações, e então, determina as classes e subclasses de capacidade de uso.

O usuário do sistema não precisa ser um especialista, mas é necessário que tenha algum conhecimento sobre o assunto para responder as perguntas que são feitas pelo sistema para obter informações a respeito da natureza do solo, do relevo e do clima.

O resultado é apresentado em uma tabela onde estão relacionadas as classes e subclasses de capacidade de uso da terra para cada solo e declividade. Também estão relacionados os graus de limitação dos fatores considerados limitantes ao uso da terra.

Figura 1: Diagrama de fluxo do sistema especialista desenvolvido.

A validação mostrou que mesmo entre os especialistas não há um consenso quanto ao resultado da classificação (Tabela 1), o que mostra o alto grau de subjetividade apresentado por esse processo de classificação de terras.

Pode-se observar que a concordância entre os resultados diminui com o aumento da declividade.

A não concordância entre os resultados, para as classes de declive C e D, deve-se ao fato das classes serem determinadas, pelo sistema especialista, considerando a declividade em conjunto com os fatores limitantes que apresentam os maiores graus de restrição ao uso. No caso dos Latossolos são os relacionados à fertilidade e para os Podzólicos essa diferença se deve ao fato do sistema ser mais rigoroso quanto ao risco de erosão, uma vez que estes solos apresentam alta erodibilidade.

Tabela 1: Capacidade de uso da terra determinada pelos especialistas e pelo sistema para o cenário criado para a validação.

SOLOS

CD

Sistema especialista

Especialistas

1

2

3

4

5

6

7

Latossolo Vermelho-Amarelo

Álico, Camarguinho

A

II f

III f

II f

II f

II f

II

III f

II

B

III f

III f

II f

II f

II f

II

III f

II

Latossolo Vermelho-Escuro

Álico, Limeira

A

II f

III f

II f

II f

II f

II

III f

II

B

III f

III f

II f

II f

II f

II

III f

II

C

IV ef

III ef

II f

III ef

III f

III

III ef

III

Latossolo Roxo distrófico

Barão Geraldo

A

II f

II f

I

II f

II f

I

III f

I

B

III f

II ef

I

II f

II f

II

III f

II

C

IV ef

III e

II

III f

III f

III

III ef

II

Latossolo Vermelho-Amarelo

distrófico, Mato Dentro

A

II f

III e

II

III f

III f

III

III ef

II

B

III ef

III f

II f

II f

II f

II

III f

II

Associação de classe de solos

LRd + LEa

A

II f

II f

II f

II f

II f

I

III f

I

B

III f

II ef

II f

II f

II f

II

III f

II

C

IV ef

III e

II f

III f

III f

III

III f

II

Podzólico Vermelho-Amarelo,

Indiscriminado

B

III ef

II ef

II f

III ef

......*

II

III ef

......*

C

IV ef

III e

II ef

III ef

III e

III

III ef

......*

D

VI ef

IV e

III ef

IV ef

IV e

IV

IV e

......*

Podzólico Vermelho-Amarelo,

eutrófico, não abrupto

B

III ef

II ef

II e

III ef

II e

II

III e

II

C

IV ef

III e

III e

III ef

III e

III

III e

III

D

VI ef

IV e

IV e

IV ef

IV e

IV

IV e

IV

Podzólico Vermelho-Amarelo

Distrófico, não abrupto

B

III ef

III f

II ef

III ef

II e

II

III ef

II

C

IV ef

III ef

III ef

III ef

III e

III

III ef

III

D

VI ef

IV e

IV ef

IV ef

IV e

IV

IV e

IV

* Estas situações não foram analisadas por esses especialistas.

4. CONCLUSÕES

As divergências encontradas na validação do sistema podem ser reduzidas entrevistando novamente os especialistas e modificando algumas regras da sua base de conhecimento.

As regras que determinam as classes de capacidade de uso devem ser revistas, pois houve um avanço da ciência do solo referente a aspectos morfológicos e de classificação.

O SE desenvolvido permite determinar com rapidez a capacidade de uso da terra para áreas de qualquer tamanho e número de classes de solos, constituindo, assim, uma importante ferramenta para dar apoio e mais agilidade ao processo de tomada de decisão no planejamento do uso da terra..

 

5. REFERÊNCIAS