Fonseca Fernando P1 Ramos Rui AR2

Departamento de Engenharia Civil

Universidade do Minho

Campus de Gualtar 4710-057 Braga

PORTUGAL

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A aplicaccedilatildeo de sistemas multi-agentes no planeamento do territoacuterio

Os territoacuterios satildeo por definiccedilatildeo sistemas complexos e dinacircmicos Estas

caracteriacutesticas resultam da interacccedilatildeo de um conjunto alargado de actores e de variaacuteveis

nomeadamente de factores comportamentais e subjectivos de que resultam fenoacutemenos

natildeo lineares e imprevisiacuteveis Para fazer face a estes novos desafios tecircm sido

desenvolvidas vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo no domiacutenio do planeamento e da

gestatildeo do territoacuterio como os sistemas multi-agentes (SMA)

A utilizaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio estaacute associada ao

desenvolvimento de modelos complexos de simulaccedilatildeo da realidade Atraveacutes da

simulaccedilatildeo os SMA procuram analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo dos vaacuterios actores (agentes) do territoacuterio

integrados num sistema operacional A incorporaccedilatildeo das dimensotildees comportamental e

temporal na modelaccedilatildeo constituem dois dos principais elementos diferenciadores dos

SMA

O objectivo do artigo que constitui parte de um projecto de investigaccedilatildeo mais

vasto que estaacute a ser desenvolvido pelos autores pretende efectuar um enquadramento

teoacuterico da aplicaccedilatildeo dos SMA ao territoacuterio Em termos especiacuteficos procurar-se-aacute

demonstrar as vantagens dos SMA em relaccedilatildeo agraves teacutecnicas mais convencionais de

planeamento apresentar as caracteriacutesticas dos SMA descrever as arquitecturas de

agentes existentes e efectuar uma revisatildeo dos vaacuterios modelos aplicados ao territoacuterio

nomeadamente em relaccedilatildeo agrave simulaccedilatildeo do uso do solo e dos transportes

Palavras-chave Agentes Sistemas multi-agentes Modelos planeamento Planeamento

do territoacuterio

1 Introduccedilatildeo

Os territoacuterios e em especial as cidades satildeo espaccedilos geograacuteficos complexos

constituiacutedos por uma componente fiacutesica que serve de suporte a um conjunto de

actividades econoacutemicas sociais culturais ambientais e perceptivas Neste contexto

Ferreira (2005) refere que o territoacuterio eacute a entidade suporte de integraccedilatildeo e de siacutentese

de toda a actividade humana com particular realce para as actividades produtivas o

habitat os recursos naturais e ambientais as identidades bem como os agentes desse

processo Assim a complexidade geograacutefica do territoacuterio confere ao planeamento e aos

modelos de localizaccedilatildeo uma enorme importacircncia no processo de tomada de decisatildeo

Manson (2007) refere que a complexidade geograacutefica do territoacuterio estaacute a colocar novos

desafios metodoloacutegicos e conceptuais ao planeamento essencialmente ao niacutevel dos

modelos de avaliaccedilatildeo A avaliaccedilatildeo no planeamento funciona como um mecanismo de

aprendizagem sobre os contextos incertos e complexos do territoacuterio No contexto do

planning by learning Faludi (2000) sublinha que o planeamento natildeo se deve reduzir a

uma mera produccedilatildeo de documentos teacutecnicos mas deve sustentar-se num processo de

aprendizagem muacutetua que articule os diversos actores de um territoacuterio

Por seu turno Moore (2002) realccedila que o planeamento natildeo pode desligar-se do

contexto social e relacional do territoacuterio independentemente da escala a que se esteja a

trabalhar Para este autor as principais dificuldades do planeamento do territoacuterio estatildeo

relacionadas com a existecircncia de (i) muacuteltiplas escalas espaciais temporais e

organizacionais (ii) vaacuterias entidades movidas por percepccedilotildees e por interesses

(econoacutemicos sociais poliacuteticos etc) diferentes (iii) diversos objectivos relativos ao

cumprimento de metas preacute-estabelecidas (econoacutemicas ambientais etc) (iv) vaacuterios

sectores de actividades onde os procedimentos legais e burocraacuteticos natildeo satildeo

convergentes (economia cultura paisagismo ambiente etc) No caso das cidades a

complexidade geograacutefica do territoacuterio eacute ainda maior devido agrave elevada pressatildeo exercida

por um conjunto de actividades (sobretudo ao niacutevel da edificaccedilatildeo e das acessibilidades)

e agrave existecircncia de um elevado nuacutemero de actores que se posicionam com interesses por

vezes contraditoacuterios dificultando e introduzindo entropia no processo de planeamento

A segregaccedilatildeo social e espacial do territoacuterio a perda de competitividade a degradaccedilatildeo

da qualidade de vida da populaccedilatildeo e a perda de sustentabilidade constituem algumas das

consequecircncias que resultam da complexidade em gerir os fenoacutemenos urbanos

A evoluccedilatildeo tecnoloacutegica que se tem verificado ao longo das uacuteltimas duas

deacutecadas em especial das TICrsquos tem promovido o desenvolvimento de modelos

espaciais em torno dos quais se tem procurado melhorar o processo de tomada de

decisatildeo dos planeadores do territoacuterio A partir da sua investigaccedilatildeo Matos (2006)

concluiu que estes modelos se baseiam em quatro etapas interligadas (i) a definiccedilatildeo do

modelo conceptual onde se estipula os indicadores a utilizar (ii) a selecccedilatildeo de uma

aplicaccedilatildeo informaacutetica que contribui para a construccedilatildeo do modelo (iii) as fontes de

dados que vatildeo alimentar o modelo (econoacutemicos sociais ambientais etc) (iv) e por

uacuteltimo os mecanismos de interactividade atraveacutes dos quais se obteacutem os outputs dos

modelos e se torna possiacutevel a sua interpretaccedilatildeo Em oposiccedilatildeo agraves ferramentas de anaacutelise e

de tratamento da informaccedilatildeo convencionais (como os Sistemas de Informaccedilatildeo

Geograacutefica) tem-se vindo a impor um conjunto de teacutecnicas de simulaccedilatildeo e de

modelaccedilatildeo dinacircmica dos fenoacutemenos urbanos que alguns autores designam por teacutecnicas

emergentes (Ramos amp Silva 2002 Silva et al 2004) ou por modelos de geosimulaccedilatildeo

(Torrens 2003) Os autoacutematos celulares e os SMA satildeo duas das principais ferramentas

de modelaccedilatildeo que se enquadram nesta tipologia tendo a particularidade de estarem

direccionadas para o planeamento do territoacuterio e dos transportes (Tabak et al 2004

Hamman et al 2007 Schumacher et al 2008) Para Saarloos et al (2004) ou

Ligmann-Zielinska amp Jankowski (2005) a utilizaccedilatildeo destas ferramentas oferece

oportunidades para melhorar o processo de tomada de decisatildeo no planeamento tendo

em consideraccedilatildeo a multiplicidade de variaacuteveis existentes no territoacuterio

Neste contexto o objectivo do artigo consiste em fazer uma anaacutelise exploratoacuteria

centrada na utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio que faz

parte de um projecto de investigaccedilatildeo mais lato que estaacute a ser desenvolvido pelos

autores O artigo encontra-se dividido em duas partes fundamentais Na primeira faz-se

uma digressatildeo pela noccedilatildeo de sistemas multiagentes pelas suas origens e pelas

vantagens e dificuldades que apresentam ao niacutevel do planeamento do territoacuterio Na

segunda pretende-se dar um enfoque mais praacutetico agrave revisatildeo dos conhecimentos

apresentando diversos modelos baseados em SMA que foram desenvolvidos ao niacutevel do

planeamento urbano e dos transportes Por uacuteltimo apresentam-se algumas

consideraccedilotildees finais sobre a temaacutetica em apreccedilo

2 Os sistemas multiagentes

21 Noccedilatildeo origens e caracteriacutesticas fundamentais dos SMA

Os SMA constituem uma ferramenta de simulaccedilatildeo computacional que tem vindo

a ser crescentemente utilizada em diversas aacutereas cientiacuteficas O desenvolvimento dos

SMA ocorreu ao longo da deacutecada de 1990 e as suas origens radicam na designada

inteligecircncia artificial distribuiacuteda (Sawer 2003 Pereira 2004) cujo principal objectivo

consiste na resoluccedilatildeo de um problema atraveacutes da sua decomposiccedilatildeo em problemas mais

pequenos e menos complexos A utilizaccedilatildeo dos sistemas de inteligecircncia artificial

distribuiacuteda permite a vaacuterios processos autoacutenomos (os agentes) realizar actos de

inteligecircncia global atraveacutes do processamento colaborativo da informaccedilatildeo (Moulin amp

Chaib-Draa 1996) Este princiacutepio eacute similar aos benefiacutecios resultantes de ter um grupo

numeroso de especialistas a resolver problemas muito extensos que seria mais difiacutecil de

tratar por apenas uma pessoa De acordo com Pereira (2004) a inteligecircncia artificial

distribuiacuteda divide-se em duas sub-aacutereas a resoluccedilatildeo distribuiacuteda de problemas e os

SMA O princiacutepio da resoluccedilatildeo distribuiacuteda de problemas procura subdividir um

problema num conjunto de moacutedulos ou de nodos cooperativos que compartilhem

conhecimento sobre o problema e sobre como chegar agrave soluccedilatildeo Por seu turno os SMA

estatildeo mais direccionados para modelar o comportamento de um conjunto de entidades ndash

os agentes Estes agentes apresentam um conjunto de atributos e interagem entre si no

processo de modelaccedilatildeo Eacute da forma e dos comportamentos resultantes da interacccedilatildeo

entre os agentes que se extraem conclusotildees que podem ser usadas para a resoluccedilatildeo dos

problemas Ou seja este ramo da inteligecircncia artificial distribuiacuteda estuda o

comportamento inteligente numa sociedade de agentes autoacutenomos procurando

coordenar os conhecimentos e determinar planos para a resoluccedilatildeo dos problemas

Ao longo da deacutecada de 1990 os SMA tornaram-se progressivamente uma

ferramenta de simulaccedilatildeo cada vez mais utilizada de que resultou uma extensa produccedilatildeo

cientiacutefica nas mais diversas aacutereas desde as ciecircncias econoacutemicas agraves sociais passando

pelas naturais e tecnoloacutegicas Esta evoluccedilatildeo tambeacutem natildeo pode desligar-se dos avanccedilos

verificados no domiacutenio da informaacutetica que permitiu tratar computacionalmente

problemas mais complexos e a uma maior velocidade (Sawyer 2003)

22 Dos agentes aos SMA

No acircmbito da inteligecircncia artificial tal como refere Pereira (2004) natildeo existe

uma definiccedilatildeo universalmente aceite e clara de agente Natildeo obstante existem alguns

princiacutepios consensuais tais como a capacidade sensorial dos agentes sobre o ambiente

envolvente a capacidade de interagir e de reagir sobre o mesmo ambiente e a autonomia

e as capacidades sociais que lhes permitem interagir com outros agentes

Para Bithell et al (2008) os modelos baseados em agentes inspiram-se em

aspectos relacionados com o comportamento de sistemas vivos atraveacutes da atribuiccedilatildeo de

um conjunto de regras loacutegicas a esses agentes O processo de simulaccedilatildeo faz com que os

agentes interajam entre si e com o ambiente de que resultam comportamentos globais e

tendecircncias que podem ser visualizadas atraveacutes de previsotildees e de cenaacuterios de evoluccedilatildeo

futura Do mesmo modo Rabino amp Girotti (2004) referem que no estudo dos

fenoacutemenos sociais ou naturais satildeo facilmente identificados os comportamentos de

grupos que resultam da articulaccedilatildeo existente entre os vaacuterios elementos e destes com o

meio envolvente Um modelo baseado em SMA eacute entatildeo constituiacutedo por vaacuterios

elementos (os agentes) e por um ambiente (Figura 1) Os vaacuterios agentes (daiacute a

designaccedilatildeo de multiagentes) satildeo elementos fundamentais do sistema que actuam entre si

e com o meio onde estatildeo inseridos podendo eventualmente alterar o seu

comportamento com base nos conhecimentos e na aprendizagem que tecircm Deste modo

o conceito de SMA estaacute associado agrave existecircncia de um conjunto organizado de agentes

Agente

Ambiente

Agente

Ambiente

Fonte Adaptado de Wooldridge (2001)

Figura 1 Os elementos fundamentais de um SMA

Os agentes podem ser definidos como entidades computacionais que estatildeo

localizadas num determinado ambiente tendo a capacidade de desenvolver acccedilotildees

autoacutenomas de forma a atingir determinados objectivos atraveacutes de comportamentos

flexiacuteveis (Wooldridge 2009) Em sentido semelhante Ferber amp Gasser (1991)

argumentam que um agente eacute uma entidade capaz de agir sobre si mesma e sobre o seu

ambiente que pode dispor de uma representaccedilatildeo do ambiente que pode comunicar com

outros agentes sendo o seu comportamento uma consequecircncia das suas percepccedilotildees do

seu conhecimento e das interacccedilotildees realizadas Em funccedilatildeo das suas caracteriacutesticas e das

regras estipuladas para a modelaccedilatildeo os agentes satildeo capazes de se adaptar e de interagir

entre eles e com o ambiente em que estatildeo inseridos

23 Caracteriacutesticas e tipologias dos agentes

Os agentes apresentam uma grande heterogeneidade em termos de

caracteriacutesticas que variam em funccedilatildeo dos objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Natildeo

obstante os agentes apresentam algumas especificidades que podem ser sistematizadas

Para Wooldridge (2009) os agentes distinguem-se por duas caracteriacutesticas principais

pela capacidade de interagir com os outros agentes e com o ambiente e pela capacidade

decisoacuteria As interacccedilotildees entre os agentes podem basear-se sob muacuteltiplas formas em

funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo e das ferramentas utilizadas podendo estar em jogo

desde relaccedilotildees antagoacutenicas ateacute situaccedilotildees de cooperaccedilatildeo entre os agentes A

comunicaccedilatildeo entre os agentes pode processar-se sob diversas formas e atraveacutes de

linguagens especiacuteficas A capacidade decisoacuteria estaacute associada agrave capacidade que os

agentes tecircm de tomar decisotildees sem intervenccedilatildeo humana directa De uma forma

semelhante Nwana (1996) refere que a autonomia a cooperaccedilatildeo e a aprendizagem

constituem trecircs denominadores comuns agrave maior parte dos agentes utilizados em

modelaccedilatildeo Por seu turno Wooldridge amp Jennings (1995) referem que os agentes em

funccedilatildeo das caracteriacutesticas que apresentam podem ser entendidos num sentido fraco (na

perspectiva de um agente computacional) ou num sentido forte (sendo entendido como

uma entidade cognitiva capaz de gerar percepccedilotildees e emoccedilotildees por exemplo) Deste

modo os agentes distinguem-se em funccedilatildeo da

(i) Autonomia os agentes satildeo autoacutenomos na medida em que operam sem uma

intervenccedilatildeo directa de nenhum controlador ou supervisor humano (Nwana 1996) Os

agentes tecircm controlo sobre as suas proacuteprias acccedilotildees e sobre o seu estado interno e

dispotildeem de uma racionalidade que lhes permite ter uma noccedilatildeo dos objectivos e das

acccedilotildees necessaacuterias para os atingir

(ii) Cooperaccedilatildeo a cooperaccedilatildeo eacute a razatildeo de ser de um grande nuacutemero de agentes

utilizados em sistemas de modelaccedilatildeo (Nwana 1996) Para cooperarem entre si os

agentes tecircm que possuir capacidades sociais para que possam interagir com os restantes

agentes

(iii) Reactividade em oposiccedilatildeo agrave cooperaccedilatildeo alguns agentes caracterizam-se por reagir

aos estiacutemulos que recebem Atraveacutes da capacidade sensorial estes agentes tecircm a

percepccedilatildeo do que ocorre no ambiente e de responder em tempo uacutetil aos estiacutemulos e agraves

mudanccedilas que detectam

(iv) Proacute-actividade os agentes tecircm objectivos a cumprir e por isso acabam por

desenvolver iniciativas proacuteprias no que respeita agrave resoluccedilatildeo de problemas especiacuteficos

seja atraveacutes da cooperaccedilatildeo seja da reacccedilatildeo Esta caracteriacutestica estaacute relacionada com a

autonomia e com a capacidade decisoacuteria dos agentes

(v) Aprendizagem alguns agentes tecircm a capacidade de adquirir conhecimentos e de

modificar os seus comportamentos com base em experiecircncias anteriores Como refere

Nwana (1996) um agente para ser inteligente deve ter capacidade de aprendizagem que

se manifesta no modo como um agente interage e reage com os demais agentes e com o

ambiente e na forma como melhora essa capacidade ao longo do tempo

Verifica-se portanto que o conceito de agente eacute entendido e eacute utilizado sob

muacuteltiplas formas facto que resulta da flexibilidade dos vaacuterios domiacutenios e dos

diferentes objectivos em que se utilizam agentes em processos de modelaccedilatildeo natildeo sendo

por isso possiacutevel encontrar um agente com todos os atributos mencionados tal como

refere Pereira (2004) Esta mesma noccedilatildeo eacute partilhada por Valbuena et al (2008) quando

referem que os agentes podem apresentar diversas especificidades uma vez que tanto

podem representar interesses individuais como colectivos podem ser mais ou menos

heterogeacuteneos no que se refere agraves suas caracteriacutesticas e satildeo dinacircmicos na medida em que

podem aprender e adaptar-se a situaccedilotildees diferentes Eacute devido a esta multiplicidade de

caracteriacutesticas que Nwana (1996) refere que os agentes estatildeo subjacentes a um espaccedilo

verdadeiramente multidimensional que dificulta a sistematizaccedilatildeo dos diversos atributos

de agentes em tipologias bem definidas

As caracteriacutesticas dos agentes e a forma como estatildeo organizados determinam as

tipologias dos agentes Haacute diversas tipologias de agentes mas de acordo com vaacuterios

autores (Cavezzali amp Rabino 2003 Sawyer 2003 Ferber et al 2004 Bithell et al

2008) haacute duas categorias que se destacam por serem as mais utilizadas os agentes

cognitivos e os agentes reactivos De acordo com Sawyer (2003) os agentes cognitivos

evoluiacuteram a partir dos trabalhos realizados no domiacutenio da Inteligecircncia Artificial

Distribuiacuteda ao passo que os reactivos procedem das pesquisas realizadas em torno da

artificial life (Alife)

Os agentes cognitivos satildeo movidos por objectivos tendo capacidades de

entendimento para atingir esses objectivos Por essa razatildeo estes agentes satildeo tambeacutem

conhecidos por agentes intencionais ou deliberativos (Sawyer 2003) e enquadram-se na

descrita tipologia de agentes fortes proposta por Wooldridge amp Jennings (1995) Os

agentes cognitivos caracterizam-se por possuir crenccedilas em relaccedilatildeo ao ambiente em que

estatildeo inseridos e conhecimentos em relaccedilatildeo aos planos e agrave forma como as suas acccedilotildees

poderatildeo afectar o ambiente e os restantes agentes Desta forma os agentes cognitivos

acabam por desenvolver comportamentos mais complexos Pereira (2004) refere que os

agentes cognitivos mantecircm uma representaccedilatildeo interna do ambiente que os rodeia

atraveacutes de um estado mental expliacutecito que pode ser alterado atraveacutes do raciociacutenio

simboacutelico Os agentes cognitivos comunicam entre si atraveacutes de linguagens de

comunicaccedilatildeo de agentes em cuja produccedilatildeo se destacam duas induacutestrias de softwares a

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) e a KQML (Knowledge Query and

Manipulation Language)

Ao contraacuterio destes os agentes reactivos estatildeo desprovidos de qualquer

informaccedilatildeo do ambiente em que estatildeo inseridos e dos restantes agentes envolvidos Os

agentes reactivos natildeo satildeo concebidos para executar planos especiacuteficos Pelo contraacuterio

os agentes reactivos satildeo movidos por simples regras de acccedilatildeo agindo de acordo com a

percepccedilatildeo que tecircm do ambiente que os rodeia atraveacutes de um conjunto de regras de

percepccedilatildeoreacccedilatildeo De acordo com Sawyer (2003) os agentes reactivos satildeo por vezes

designados agentes comportamentais pelo facto de responderem directamente a

estiacutemulos provocados pelo ambiente e que satildeo captados pela capacidade sensorial dos

agentes A conversatildeo da percepccedilatildeo numa acccedilatildeo natildeo envolve um processo de

deliberaccedilatildeo interna pelo que a mesma percepccedilatildeo por parte de um agente reactivo pode

desencadear acccedilotildees diferentes (Bithell et al 2008) Deste modo nos agentes reactivos

natildeo existe uma especificaccedilatildeo a priori do comportamento que os agentes iratildeo ter durante

o processo de modelaccedilatildeo Alguns jogos ou a roboacutetica constituem dois exemplos de

mecanismos que recorrem a agentes reactivos e que funcionam por estiacutemulos externos

Por outro lado os agentes reactivos destacam-se por serem relativamente simples e por

interagirem com os restantes agentes atraveacutes de formas baacutesicas exigindo linguagens e

modelos com arquitecturas apropriadas

24 Arquitecturas de agentes

A arquitectura de agentes eacute um aspecto que estaacute relacionado com as

caracteriacutesticas e com as tipologias dos agentes e que se refere ao modo de organizaccedilatildeo

dos agentes dentro do sistema e agrave forma como se processam as suas relaccedilotildees O tipo de

arquitectura descreve a forma como os agentes estatildeo dispostos num conjunto de

moacutedulos que interagem entre si para atingir um determinado objectivo Um dos aspectos

que ajuda a distinguir as tipologias de arquitecturas eacute a forma como um modelo

decompotildee o problema atraveacutes de determinadas tarefas (Wooldrige amp Jennings 1995)

Assim a escolha de uma determinada arquitectura estaacute muito dependente dos objectivos

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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espaciais em torno dos quais se tem procurado melhorar o processo de tomada de

decisatildeo dos planeadores do territoacuterio A partir da sua investigaccedilatildeo Matos (2006)

concluiu que estes modelos se baseiam em quatro etapas interligadas (i) a definiccedilatildeo do

modelo conceptual onde se estipula os indicadores a utilizar (ii) a selecccedilatildeo de uma

aplicaccedilatildeo informaacutetica que contribui para a construccedilatildeo do modelo (iii) as fontes de

dados que vatildeo alimentar o modelo (econoacutemicos sociais ambientais etc) (iv) e por

uacuteltimo os mecanismos de interactividade atraveacutes dos quais se obteacutem os outputs dos

modelos e se torna possiacutevel a sua interpretaccedilatildeo Em oposiccedilatildeo agraves ferramentas de anaacutelise e

de tratamento da informaccedilatildeo convencionais (como os Sistemas de Informaccedilatildeo

Geograacutefica) tem-se vindo a impor um conjunto de teacutecnicas de simulaccedilatildeo e de

modelaccedilatildeo dinacircmica dos fenoacutemenos urbanos que alguns autores designam por teacutecnicas

emergentes (Ramos amp Silva 2002 Silva et al 2004) ou por modelos de geosimulaccedilatildeo

(Torrens 2003) Os autoacutematos celulares e os SMA satildeo duas das principais ferramentas

de modelaccedilatildeo que se enquadram nesta tipologia tendo a particularidade de estarem

direccionadas para o planeamento do territoacuterio e dos transportes (Tabak et al 2004

Hamman et al 2007 Schumacher et al 2008) Para Saarloos et al (2004) ou

Ligmann-Zielinska amp Jankowski (2005) a utilizaccedilatildeo destas ferramentas oferece

oportunidades para melhorar o processo de tomada de decisatildeo no planeamento tendo

em consideraccedilatildeo a multiplicidade de variaacuteveis existentes no territoacuterio

Neste contexto o objectivo do artigo consiste em fazer uma anaacutelise exploratoacuteria

centrada na utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio que faz

parte de um projecto de investigaccedilatildeo mais lato que estaacute a ser desenvolvido pelos

autores O artigo encontra-se dividido em duas partes fundamentais Na primeira faz-se

uma digressatildeo pela noccedilatildeo de sistemas multiagentes pelas suas origens e pelas

vantagens e dificuldades que apresentam ao niacutevel do planeamento do territoacuterio Na

segunda pretende-se dar um enfoque mais praacutetico agrave revisatildeo dos conhecimentos

apresentando diversos modelos baseados em SMA que foram desenvolvidos ao niacutevel do

planeamento urbano e dos transportes Por uacuteltimo apresentam-se algumas

consideraccedilotildees finais sobre a temaacutetica em apreccedilo

2 Os sistemas multiagentes

21 Noccedilatildeo origens e caracteriacutesticas fundamentais dos SMA

Os SMA constituem uma ferramenta de simulaccedilatildeo computacional que tem vindo

a ser crescentemente utilizada em diversas aacutereas cientiacuteficas O desenvolvimento dos

SMA ocorreu ao longo da deacutecada de 1990 e as suas origens radicam na designada

inteligecircncia artificial distribuiacuteda (Sawer 2003 Pereira 2004) cujo principal objectivo

consiste na resoluccedilatildeo de um problema atraveacutes da sua decomposiccedilatildeo em problemas mais

pequenos e menos complexos A utilizaccedilatildeo dos sistemas de inteligecircncia artificial

distribuiacuteda permite a vaacuterios processos autoacutenomos (os agentes) realizar actos de

inteligecircncia global atraveacutes do processamento colaborativo da informaccedilatildeo (Moulin amp

Chaib-Draa 1996) Este princiacutepio eacute similar aos benefiacutecios resultantes de ter um grupo

numeroso de especialistas a resolver problemas muito extensos que seria mais difiacutecil de

tratar por apenas uma pessoa De acordo com Pereira (2004) a inteligecircncia artificial

distribuiacuteda divide-se em duas sub-aacutereas a resoluccedilatildeo distribuiacuteda de problemas e os

SMA O princiacutepio da resoluccedilatildeo distribuiacuteda de problemas procura subdividir um

problema num conjunto de moacutedulos ou de nodos cooperativos que compartilhem

conhecimento sobre o problema e sobre como chegar agrave soluccedilatildeo Por seu turno os SMA

estatildeo mais direccionados para modelar o comportamento de um conjunto de entidades ndash

os agentes Estes agentes apresentam um conjunto de atributos e interagem entre si no

processo de modelaccedilatildeo Eacute da forma e dos comportamentos resultantes da interacccedilatildeo

entre os agentes que se extraem conclusotildees que podem ser usadas para a resoluccedilatildeo dos

problemas Ou seja este ramo da inteligecircncia artificial distribuiacuteda estuda o

comportamento inteligente numa sociedade de agentes autoacutenomos procurando

coordenar os conhecimentos e determinar planos para a resoluccedilatildeo dos problemas

Ao longo da deacutecada de 1990 os SMA tornaram-se progressivamente uma

ferramenta de simulaccedilatildeo cada vez mais utilizada de que resultou uma extensa produccedilatildeo

cientiacutefica nas mais diversas aacutereas desde as ciecircncias econoacutemicas agraves sociais passando

pelas naturais e tecnoloacutegicas Esta evoluccedilatildeo tambeacutem natildeo pode desligar-se dos avanccedilos

verificados no domiacutenio da informaacutetica que permitiu tratar computacionalmente

problemas mais complexos e a uma maior velocidade (Sawyer 2003)

22 Dos agentes aos SMA

No acircmbito da inteligecircncia artificial tal como refere Pereira (2004) natildeo existe

uma definiccedilatildeo universalmente aceite e clara de agente Natildeo obstante existem alguns

princiacutepios consensuais tais como a capacidade sensorial dos agentes sobre o ambiente

envolvente a capacidade de interagir e de reagir sobre o mesmo ambiente e a autonomia

e as capacidades sociais que lhes permitem interagir com outros agentes

Para Bithell et al (2008) os modelos baseados em agentes inspiram-se em

aspectos relacionados com o comportamento de sistemas vivos atraveacutes da atribuiccedilatildeo de

um conjunto de regras loacutegicas a esses agentes O processo de simulaccedilatildeo faz com que os

agentes interajam entre si e com o ambiente de que resultam comportamentos globais e

tendecircncias que podem ser visualizadas atraveacutes de previsotildees e de cenaacuterios de evoluccedilatildeo

futura Do mesmo modo Rabino amp Girotti (2004) referem que no estudo dos

fenoacutemenos sociais ou naturais satildeo facilmente identificados os comportamentos de

grupos que resultam da articulaccedilatildeo existente entre os vaacuterios elementos e destes com o

meio envolvente Um modelo baseado em SMA eacute entatildeo constituiacutedo por vaacuterios

elementos (os agentes) e por um ambiente (Figura 1) Os vaacuterios agentes (daiacute a

designaccedilatildeo de multiagentes) satildeo elementos fundamentais do sistema que actuam entre si

e com o meio onde estatildeo inseridos podendo eventualmente alterar o seu

comportamento com base nos conhecimentos e na aprendizagem que tecircm Deste modo

o conceito de SMA estaacute associado agrave existecircncia de um conjunto organizado de agentes

Agente

Ambiente

Agente

Ambiente

Fonte Adaptado de Wooldridge (2001)

Figura 1 Os elementos fundamentais de um SMA

Os agentes podem ser definidos como entidades computacionais que estatildeo

localizadas num determinado ambiente tendo a capacidade de desenvolver acccedilotildees

autoacutenomas de forma a atingir determinados objectivos atraveacutes de comportamentos

flexiacuteveis (Wooldridge 2009) Em sentido semelhante Ferber amp Gasser (1991)

argumentam que um agente eacute uma entidade capaz de agir sobre si mesma e sobre o seu

ambiente que pode dispor de uma representaccedilatildeo do ambiente que pode comunicar com

outros agentes sendo o seu comportamento uma consequecircncia das suas percepccedilotildees do

seu conhecimento e das interacccedilotildees realizadas Em funccedilatildeo das suas caracteriacutesticas e das

regras estipuladas para a modelaccedilatildeo os agentes satildeo capazes de se adaptar e de interagir

entre eles e com o ambiente em que estatildeo inseridos

23 Caracteriacutesticas e tipologias dos agentes

Os agentes apresentam uma grande heterogeneidade em termos de

caracteriacutesticas que variam em funccedilatildeo dos objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Natildeo

obstante os agentes apresentam algumas especificidades que podem ser sistematizadas

Para Wooldridge (2009) os agentes distinguem-se por duas caracteriacutesticas principais

pela capacidade de interagir com os outros agentes e com o ambiente e pela capacidade

decisoacuteria As interacccedilotildees entre os agentes podem basear-se sob muacuteltiplas formas em

funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo e das ferramentas utilizadas podendo estar em jogo

desde relaccedilotildees antagoacutenicas ateacute situaccedilotildees de cooperaccedilatildeo entre os agentes A

comunicaccedilatildeo entre os agentes pode processar-se sob diversas formas e atraveacutes de

linguagens especiacuteficas A capacidade decisoacuteria estaacute associada agrave capacidade que os

agentes tecircm de tomar decisotildees sem intervenccedilatildeo humana directa De uma forma

semelhante Nwana (1996) refere que a autonomia a cooperaccedilatildeo e a aprendizagem

constituem trecircs denominadores comuns agrave maior parte dos agentes utilizados em

modelaccedilatildeo Por seu turno Wooldridge amp Jennings (1995) referem que os agentes em

funccedilatildeo das caracteriacutesticas que apresentam podem ser entendidos num sentido fraco (na

perspectiva de um agente computacional) ou num sentido forte (sendo entendido como

uma entidade cognitiva capaz de gerar percepccedilotildees e emoccedilotildees por exemplo) Deste

modo os agentes distinguem-se em funccedilatildeo da

(i) Autonomia os agentes satildeo autoacutenomos na medida em que operam sem uma

intervenccedilatildeo directa de nenhum controlador ou supervisor humano (Nwana 1996) Os

agentes tecircm controlo sobre as suas proacuteprias acccedilotildees e sobre o seu estado interno e

dispotildeem de uma racionalidade que lhes permite ter uma noccedilatildeo dos objectivos e das

acccedilotildees necessaacuterias para os atingir

(ii) Cooperaccedilatildeo a cooperaccedilatildeo eacute a razatildeo de ser de um grande nuacutemero de agentes

utilizados em sistemas de modelaccedilatildeo (Nwana 1996) Para cooperarem entre si os

agentes tecircm que possuir capacidades sociais para que possam interagir com os restantes

agentes

(iii) Reactividade em oposiccedilatildeo agrave cooperaccedilatildeo alguns agentes caracterizam-se por reagir

aos estiacutemulos que recebem Atraveacutes da capacidade sensorial estes agentes tecircm a

percepccedilatildeo do que ocorre no ambiente e de responder em tempo uacutetil aos estiacutemulos e agraves

mudanccedilas que detectam

(iv) Proacute-actividade os agentes tecircm objectivos a cumprir e por isso acabam por

desenvolver iniciativas proacuteprias no que respeita agrave resoluccedilatildeo de problemas especiacuteficos

seja atraveacutes da cooperaccedilatildeo seja da reacccedilatildeo Esta caracteriacutestica estaacute relacionada com a

autonomia e com a capacidade decisoacuteria dos agentes

(v) Aprendizagem alguns agentes tecircm a capacidade de adquirir conhecimentos e de

modificar os seus comportamentos com base em experiecircncias anteriores Como refere

Nwana (1996) um agente para ser inteligente deve ter capacidade de aprendizagem que

se manifesta no modo como um agente interage e reage com os demais agentes e com o

ambiente e na forma como melhora essa capacidade ao longo do tempo

Verifica-se portanto que o conceito de agente eacute entendido e eacute utilizado sob

muacuteltiplas formas facto que resulta da flexibilidade dos vaacuterios domiacutenios e dos

diferentes objectivos em que se utilizam agentes em processos de modelaccedilatildeo natildeo sendo

por isso possiacutevel encontrar um agente com todos os atributos mencionados tal como

refere Pereira (2004) Esta mesma noccedilatildeo eacute partilhada por Valbuena et al (2008) quando

referem que os agentes podem apresentar diversas especificidades uma vez que tanto

podem representar interesses individuais como colectivos podem ser mais ou menos

heterogeacuteneos no que se refere agraves suas caracteriacutesticas e satildeo dinacircmicos na medida em que

podem aprender e adaptar-se a situaccedilotildees diferentes Eacute devido a esta multiplicidade de

caracteriacutesticas que Nwana (1996) refere que os agentes estatildeo subjacentes a um espaccedilo

verdadeiramente multidimensional que dificulta a sistematizaccedilatildeo dos diversos atributos

de agentes em tipologias bem definidas

As caracteriacutesticas dos agentes e a forma como estatildeo organizados determinam as

tipologias dos agentes Haacute diversas tipologias de agentes mas de acordo com vaacuterios

autores (Cavezzali amp Rabino 2003 Sawyer 2003 Ferber et al 2004 Bithell et al

2008) haacute duas categorias que se destacam por serem as mais utilizadas os agentes

cognitivos e os agentes reactivos De acordo com Sawyer (2003) os agentes cognitivos

evoluiacuteram a partir dos trabalhos realizados no domiacutenio da Inteligecircncia Artificial

Distribuiacuteda ao passo que os reactivos procedem das pesquisas realizadas em torno da

artificial life (Alife)

Os agentes cognitivos satildeo movidos por objectivos tendo capacidades de

entendimento para atingir esses objectivos Por essa razatildeo estes agentes satildeo tambeacutem

conhecidos por agentes intencionais ou deliberativos (Sawyer 2003) e enquadram-se na

descrita tipologia de agentes fortes proposta por Wooldridge amp Jennings (1995) Os

agentes cognitivos caracterizam-se por possuir crenccedilas em relaccedilatildeo ao ambiente em que

estatildeo inseridos e conhecimentos em relaccedilatildeo aos planos e agrave forma como as suas acccedilotildees

poderatildeo afectar o ambiente e os restantes agentes Desta forma os agentes cognitivos

acabam por desenvolver comportamentos mais complexos Pereira (2004) refere que os

agentes cognitivos mantecircm uma representaccedilatildeo interna do ambiente que os rodeia

atraveacutes de um estado mental expliacutecito que pode ser alterado atraveacutes do raciociacutenio

simboacutelico Os agentes cognitivos comunicam entre si atraveacutes de linguagens de

comunicaccedilatildeo de agentes em cuja produccedilatildeo se destacam duas induacutestrias de softwares a

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) e a KQML (Knowledge Query and

Manipulation Language)

Ao contraacuterio destes os agentes reactivos estatildeo desprovidos de qualquer

informaccedilatildeo do ambiente em que estatildeo inseridos e dos restantes agentes envolvidos Os

agentes reactivos natildeo satildeo concebidos para executar planos especiacuteficos Pelo contraacuterio

os agentes reactivos satildeo movidos por simples regras de acccedilatildeo agindo de acordo com a

percepccedilatildeo que tecircm do ambiente que os rodeia atraveacutes de um conjunto de regras de

percepccedilatildeoreacccedilatildeo De acordo com Sawyer (2003) os agentes reactivos satildeo por vezes

designados agentes comportamentais pelo facto de responderem directamente a

estiacutemulos provocados pelo ambiente e que satildeo captados pela capacidade sensorial dos

agentes A conversatildeo da percepccedilatildeo numa acccedilatildeo natildeo envolve um processo de

deliberaccedilatildeo interna pelo que a mesma percepccedilatildeo por parte de um agente reactivo pode

desencadear acccedilotildees diferentes (Bithell et al 2008) Deste modo nos agentes reactivos

natildeo existe uma especificaccedilatildeo a priori do comportamento que os agentes iratildeo ter durante

o processo de modelaccedilatildeo Alguns jogos ou a roboacutetica constituem dois exemplos de

mecanismos que recorrem a agentes reactivos e que funcionam por estiacutemulos externos

Por outro lado os agentes reactivos destacam-se por serem relativamente simples e por

interagirem com os restantes agentes atraveacutes de formas baacutesicas exigindo linguagens e

modelos com arquitecturas apropriadas

24 Arquitecturas de agentes

A arquitectura de agentes eacute um aspecto que estaacute relacionado com as

caracteriacutesticas e com as tipologias dos agentes e que se refere ao modo de organizaccedilatildeo

dos agentes dentro do sistema e agrave forma como se processam as suas relaccedilotildees O tipo de

arquitectura descreve a forma como os agentes estatildeo dispostos num conjunto de

moacutedulos que interagem entre si para atingir um determinado objectivo Um dos aspectos

que ajuda a distinguir as tipologias de arquitecturas eacute a forma como um modelo

decompotildee o problema atraveacutes de determinadas tarefas (Wooldrige amp Jennings 1995)

Assim a escolha de uma determinada arquitectura estaacute muito dependente dos objectivos

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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SMA ocorreu ao longo da deacutecada de 1990 e as suas origens radicam na designada

inteligecircncia artificial distribuiacuteda (Sawer 2003 Pereira 2004) cujo principal objectivo

consiste na resoluccedilatildeo de um problema atraveacutes da sua decomposiccedilatildeo em problemas mais

pequenos e menos complexos A utilizaccedilatildeo dos sistemas de inteligecircncia artificial

distribuiacuteda permite a vaacuterios processos autoacutenomos (os agentes) realizar actos de

inteligecircncia global atraveacutes do processamento colaborativo da informaccedilatildeo (Moulin amp

Chaib-Draa 1996) Este princiacutepio eacute similar aos benefiacutecios resultantes de ter um grupo

numeroso de especialistas a resolver problemas muito extensos que seria mais difiacutecil de

tratar por apenas uma pessoa De acordo com Pereira (2004) a inteligecircncia artificial

distribuiacuteda divide-se em duas sub-aacutereas a resoluccedilatildeo distribuiacuteda de problemas e os

SMA O princiacutepio da resoluccedilatildeo distribuiacuteda de problemas procura subdividir um

problema num conjunto de moacutedulos ou de nodos cooperativos que compartilhem

conhecimento sobre o problema e sobre como chegar agrave soluccedilatildeo Por seu turno os SMA

estatildeo mais direccionados para modelar o comportamento de um conjunto de entidades ndash

os agentes Estes agentes apresentam um conjunto de atributos e interagem entre si no

processo de modelaccedilatildeo Eacute da forma e dos comportamentos resultantes da interacccedilatildeo

entre os agentes que se extraem conclusotildees que podem ser usadas para a resoluccedilatildeo dos

problemas Ou seja este ramo da inteligecircncia artificial distribuiacuteda estuda o

comportamento inteligente numa sociedade de agentes autoacutenomos procurando

coordenar os conhecimentos e determinar planos para a resoluccedilatildeo dos problemas

Ao longo da deacutecada de 1990 os SMA tornaram-se progressivamente uma

ferramenta de simulaccedilatildeo cada vez mais utilizada de que resultou uma extensa produccedilatildeo

cientiacutefica nas mais diversas aacutereas desde as ciecircncias econoacutemicas agraves sociais passando

pelas naturais e tecnoloacutegicas Esta evoluccedilatildeo tambeacutem natildeo pode desligar-se dos avanccedilos

verificados no domiacutenio da informaacutetica que permitiu tratar computacionalmente

problemas mais complexos e a uma maior velocidade (Sawyer 2003)

22 Dos agentes aos SMA

No acircmbito da inteligecircncia artificial tal como refere Pereira (2004) natildeo existe

uma definiccedilatildeo universalmente aceite e clara de agente Natildeo obstante existem alguns

princiacutepios consensuais tais como a capacidade sensorial dos agentes sobre o ambiente

envolvente a capacidade de interagir e de reagir sobre o mesmo ambiente e a autonomia

e as capacidades sociais que lhes permitem interagir com outros agentes

Para Bithell et al (2008) os modelos baseados em agentes inspiram-se em

aspectos relacionados com o comportamento de sistemas vivos atraveacutes da atribuiccedilatildeo de

um conjunto de regras loacutegicas a esses agentes O processo de simulaccedilatildeo faz com que os

agentes interajam entre si e com o ambiente de que resultam comportamentos globais e

tendecircncias que podem ser visualizadas atraveacutes de previsotildees e de cenaacuterios de evoluccedilatildeo

futura Do mesmo modo Rabino amp Girotti (2004) referem que no estudo dos

fenoacutemenos sociais ou naturais satildeo facilmente identificados os comportamentos de

grupos que resultam da articulaccedilatildeo existente entre os vaacuterios elementos e destes com o

meio envolvente Um modelo baseado em SMA eacute entatildeo constituiacutedo por vaacuterios

elementos (os agentes) e por um ambiente (Figura 1) Os vaacuterios agentes (daiacute a

designaccedilatildeo de multiagentes) satildeo elementos fundamentais do sistema que actuam entre si

e com o meio onde estatildeo inseridos podendo eventualmente alterar o seu

comportamento com base nos conhecimentos e na aprendizagem que tecircm Deste modo

o conceito de SMA estaacute associado agrave existecircncia de um conjunto organizado de agentes

Agente

Ambiente

Agente

Ambiente

Fonte Adaptado de Wooldridge (2001)

Figura 1 Os elementos fundamentais de um SMA

Os agentes podem ser definidos como entidades computacionais que estatildeo

localizadas num determinado ambiente tendo a capacidade de desenvolver acccedilotildees

autoacutenomas de forma a atingir determinados objectivos atraveacutes de comportamentos

flexiacuteveis (Wooldridge 2009) Em sentido semelhante Ferber amp Gasser (1991)

argumentam que um agente eacute uma entidade capaz de agir sobre si mesma e sobre o seu

ambiente que pode dispor de uma representaccedilatildeo do ambiente que pode comunicar com

outros agentes sendo o seu comportamento uma consequecircncia das suas percepccedilotildees do

seu conhecimento e das interacccedilotildees realizadas Em funccedilatildeo das suas caracteriacutesticas e das

regras estipuladas para a modelaccedilatildeo os agentes satildeo capazes de se adaptar e de interagir

entre eles e com o ambiente em que estatildeo inseridos

23 Caracteriacutesticas e tipologias dos agentes

Os agentes apresentam uma grande heterogeneidade em termos de

caracteriacutesticas que variam em funccedilatildeo dos objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Natildeo

obstante os agentes apresentam algumas especificidades que podem ser sistematizadas

Para Wooldridge (2009) os agentes distinguem-se por duas caracteriacutesticas principais

pela capacidade de interagir com os outros agentes e com o ambiente e pela capacidade

decisoacuteria As interacccedilotildees entre os agentes podem basear-se sob muacuteltiplas formas em

funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo e das ferramentas utilizadas podendo estar em jogo

desde relaccedilotildees antagoacutenicas ateacute situaccedilotildees de cooperaccedilatildeo entre os agentes A

comunicaccedilatildeo entre os agentes pode processar-se sob diversas formas e atraveacutes de

linguagens especiacuteficas A capacidade decisoacuteria estaacute associada agrave capacidade que os

agentes tecircm de tomar decisotildees sem intervenccedilatildeo humana directa De uma forma

semelhante Nwana (1996) refere que a autonomia a cooperaccedilatildeo e a aprendizagem

constituem trecircs denominadores comuns agrave maior parte dos agentes utilizados em

modelaccedilatildeo Por seu turno Wooldridge amp Jennings (1995) referem que os agentes em

funccedilatildeo das caracteriacutesticas que apresentam podem ser entendidos num sentido fraco (na

perspectiva de um agente computacional) ou num sentido forte (sendo entendido como

uma entidade cognitiva capaz de gerar percepccedilotildees e emoccedilotildees por exemplo) Deste

modo os agentes distinguem-se em funccedilatildeo da

(i) Autonomia os agentes satildeo autoacutenomos na medida em que operam sem uma

intervenccedilatildeo directa de nenhum controlador ou supervisor humano (Nwana 1996) Os

agentes tecircm controlo sobre as suas proacuteprias acccedilotildees e sobre o seu estado interno e

dispotildeem de uma racionalidade que lhes permite ter uma noccedilatildeo dos objectivos e das

acccedilotildees necessaacuterias para os atingir

(ii) Cooperaccedilatildeo a cooperaccedilatildeo eacute a razatildeo de ser de um grande nuacutemero de agentes

utilizados em sistemas de modelaccedilatildeo (Nwana 1996) Para cooperarem entre si os

agentes tecircm que possuir capacidades sociais para que possam interagir com os restantes

agentes

(iii) Reactividade em oposiccedilatildeo agrave cooperaccedilatildeo alguns agentes caracterizam-se por reagir

aos estiacutemulos que recebem Atraveacutes da capacidade sensorial estes agentes tecircm a

percepccedilatildeo do que ocorre no ambiente e de responder em tempo uacutetil aos estiacutemulos e agraves

mudanccedilas que detectam

(iv) Proacute-actividade os agentes tecircm objectivos a cumprir e por isso acabam por

desenvolver iniciativas proacuteprias no que respeita agrave resoluccedilatildeo de problemas especiacuteficos

seja atraveacutes da cooperaccedilatildeo seja da reacccedilatildeo Esta caracteriacutestica estaacute relacionada com a

autonomia e com a capacidade decisoacuteria dos agentes

(v) Aprendizagem alguns agentes tecircm a capacidade de adquirir conhecimentos e de

modificar os seus comportamentos com base em experiecircncias anteriores Como refere

Nwana (1996) um agente para ser inteligente deve ter capacidade de aprendizagem que

se manifesta no modo como um agente interage e reage com os demais agentes e com o

ambiente e na forma como melhora essa capacidade ao longo do tempo

Verifica-se portanto que o conceito de agente eacute entendido e eacute utilizado sob

muacuteltiplas formas facto que resulta da flexibilidade dos vaacuterios domiacutenios e dos

diferentes objectivos em que se utilizam agentes em processos de modelaccedilatildeo natildeo sendo

por isso possiacutevel encontrar um agente com todos os atributos mencionados tal como

refere Pereira (2004) Esta mesma noccedilatildeo eacute partilhada por Valbuena et al (2008) quando

referem que os agentes podem apresentar diversas especificidades uma vez que tanto

podem representar interesses individuais como colectivos podem ser mais ou menos

heterogeacuteneos no que se refere agraves suas caracteriacutesticas e satildeo dinacircmicos na medida em que

podem aprender e adaptar-se a situaccedilotildees diferentes Eacute devido a esta multiplicidade de

caracteriacutesticas que Nwana (1996) refere que os agentes estatildeo subjacentes a um espaccedilo

verdadeiramente multidimensional que dificulta a sistematizaccedilatildeo dos diversos atributos

de agentes em tipologias bem definidas

As caracteriacutesticas dos agentes e a forma como estatildeo organizados determinam as

tipologias dos agentes Haacute diversas tipologias de agentes mas de acordo com vaacuterios

autores (Cavezzali amp Rabino 2003 Sawyer 2003 Ferber et al 2004 Bithell et al

2008) haacute duas categorias que se destacam por serem as mais utilizadas os agentes

cognitivos e os agentes reactivos De acordo com Sawyer (2003) os agentes cognitivos

evoluiacuteram a partir dos trabalhos realizados no domiacutenio da Inteligecircncia Artificial

Distribuiacuteda ao passo que os reactivos procedem das pesquisas realizadas em torno da

artificial life (Alife)

Os agentes cognitivos satildeo movidos por objectivos tendo capacidades de

entendimento para atingir esses objectivos Por essa razatildeo estes agentes satildeo tambeacutem

conhecidos por agentes intencionais ou deliberativos (Sawyer 2003) e enquadram-se na

descrita tipologia de agentes fortes proposta por Wooldridge amp Jennings (1995) Os

agentes cognitivos caracterizam-se por possuir crenccedilas em relaccedilatildeo ao ambiente em que

estatildeo inseridos e conhecimentos em relaccedilatildeo aos planos e agrave forma como as suas acccedilotildees

poderatildeo afectar o ambiente e os restantes agentes Desta forma os agentes cognitivos

acabam por desenvolver comportamentos mais complexos Pereira (2004) refere que os

agentes cognitivos mantecircm uma representaccedilatildeo interna do ambiente que os rodeia

atraveacutes de um estado mental expliacutecito que pode ser alterado atraveacutes do raciociacutenio

simboacutelico Os agentes cognitivos comunicam entre si atraveacutes de linguagens de

comunicaccedilatildeo de agentes em cuja produccedilatildeo se destacam duas induacutestrias de softwares a

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) e a KQML (Knowledge Query and

Manipulation Language)

Ao contraacuterio destes os agentes reactivos estatildeo desprovidos de qualquer

informaccedilatildeo do ambiente em que estatildeo inseridos e dos restantes agentes envolvidos Os

agentes reactivos natildeo satildeo concebidos para executar planos especiacuteficos Pelo contraacuterio

os agentes reactivos satildeo movidos por simples regras de acccedilatildeo agindo de acordo com a

percepccedilatildeo que tecircm do ambiente que os rodeia atraveacutes de um conjunto de regras de

percepccedilatildeoreacccedilatildeo De acordo com Sawyer (2003) os agentes reactivos satildeo por vezes

designados agentes comportamentais pelo facto de responderem directamente a

estiacutemulos provocados pelo ambiente e que satildeo captados pela capacidade sensorial dos

agentes A conversatildeo da percepccedilatildeo numa acccedilatildeo natildeo envolve um processo de

deliberaccedilatildeo interna pelo que a mesma percepccedilatildeo por parte de um agente reactivo pode

desencadear acccedilotildees diferentes (Bithell et al 2008) Deste modo nos agentes reactivos

natildeo existe uma especificaccedilatildeo a priori do comportamento que os agentes iratildeo ter durante

o processo de modelaccedilatildeo Alguns jogos ou a roboacutetica constituem dois exemplos de

mecanismos que recorrem a agentes reactivos e que funcionam por estiacutemulos externos

Por outro lado os agentes reactivos destacam-se por serem relativamente simples e por

interagirem com os restantes agentes atraveacutes de formas baacutesicas exigindo linguagens e

modelos com arquitecturas apropriadas

24 Arquitecturas de agentes

A arquitectura de agentes eacute um aspecto que estaacute relacionado com as

caracteriacutesticas e com as tipologias dos agentes e que se refere ao modo de organizaccedilatildeo

dos agentes dentro do sistema e agrave forma como se processam as suas relaccedilotildees O tipo de

arquitectura descreve a forma como os agentes estatildeo dispostos num conjunto de

moacutedulos que interagem entre si para atingir um determinado objectivo Um dos aspectos

que ajuda a distinguir as tipologias de arquitecturas eacute a forma como um modelo

decompotildee o problema atraveacutes de determinadas tarefas (Wooldrige amp Jennings 1995)

Assim a escolha de uma determinada arquitectura estaacute muito dependente dos objectivos

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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Para Bithell et al (2008) os modelos baseados em agentes inspiram-se em

aspectos relacionados com o comportamento de sistemas vivos atraveacutes da atribuiccedilatildeo de

um conjunto de regras loacutegicas a esses agentes O processo de simulaccedilatildeo faz com que os

agentes interajam entre si e com o ambiente de que resultam comportamentos globais e

tendecircncias que podem ser visualizadas atraveacutes de previsotildees e de cenaacuterios de evoluccedilatildeo

futura Do mesmo modo Rabino amp Girotti (2004) referem que no estudo dos

fenoacutemenos sociais ou naturais satildeo facilmente identificados os comportamentos de

grupos que resultam da articulaccedilatildeo existente entre os vaacuterios elementos e destes com o

meio envolvente Um modelo baseado em SMA eacute entatildeo constituiacutedo por vaacuterios

elementos (os agentes) e por um ambiente (Figura 1) Os vaacuterios agentes (daiacute a

designaccedilatildeo de multiagentes) satildeo elementos fundamentais do sistema que actuam entre si

e com o meio onde estatildeo inseridos podendo eventualmente alterar o seu

comportamento com base nos conhecimentos e na aprendizagem que tecircm Deste modo

o conceito de SMA estaacute associado agrave existecircncia de um conjunto organizado de agentes

Agente

Ambiente

Agente

Ambiente

Fonte Adaptado de Wooldridge (2001)

Figura 1 Os elementos fundamentais de um SMA

Os agentes podem ser definidos como entidades computacionais que estatildeo

localizadas num determinado ambiente tendo a capacidade de desenvolver acccedilotildees

autoacutenomas de forma a atingir determinados objectivos atraveacutes de comportamentos

flexiacuteveis (Wooldridge 2009) Em sentido semelhante Ferber amp Gasser (1991)

argumentam que um agente eacute uma entidade capaz de agir sobre si mesma e sobre o seu

ambiente que pode dispor de uma representaccedilatildeo do ambiente que pode comunicar com

outros agentes sendo o seu comportamento uma consequecircncia das suas percepccedilotildees do

seu conhecimento e das interacccedilotildees realizadas Em funccedilatildeo das suas caracteriacutesticas e das

regras estipuladas para a modelaccedilatildeo os agentes satildeo capazes de se adaptar e de interagir

entre eles e com o ambiente em que estatildeo inseridos

23 Caracteriacutesticas e tipologias dos agentes

Os agentes apresentam uma grande heterogeneidade em termos de

caracteriacutesticas que variam em funccedilatildeo dos objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Natildeo

obstante os agentes apresentam algumas especificidades que podem ser sistematizadas

Para Wooldridge (2009) os agentes distinguem-se por duas caracteriacutesticas principais

pela capacidade de interagir com os outros agentes e com o ambiente e pela capacidade

decisoacuteria As interacccedilotildees entre os agentes podem basear-se sob muacuteltiplas formas em

funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo e das ferramentas utilizadas podendo estar em jogo

desde relaccedilotildees antagoacutenicas ateacute situaccedilotildees de cooperaccedilatildeo entre os agentes A

comunicaccedilatildeo entre os agentes pode processar-se sob diversas formas e atraveacutes de

linguagens especiacuteficas A capacidade decisoacuteria estaacute associada agrave capacidade que os

agentes tecircm de tomar decisotildees sem intervenccedilatildeo humana directa De uma forma

semelhante Nwana (1996) refere que a autonomia a cooperaccedilatildeo e a aprendizagem

constituem trecircs denominadores comuns agrave maior parte dos agentes utilizados em

modelaccedilatildeo Por seu turno Wooldridge amp Jennings (1995) referem que os agentes em

funccedilatildeo das caracteriacutesticas que apresentam podem ser entendidos num sentido fraco (na

perspectiva de um agente computacional) ou num sentido forte (sendo entendido como

uma entidade cognitiva capaz de gerar percepccedilotildees e emoccedilotildees por exemplo) Deste

modo os agentes distinguem-se em funccedilatildeo da

(i) Autonomia os agentes satildeo autoacutenomos na medida em que operam sem uma

intervenccedilatildeo directa de nenhum controlador ou supervisor humano (Nwana 1996) Os

agentes tecircm controlo sobre as suas proacuteprias acccedilotildees e sobre o seu estado interno e

dispotildeem de uma racionalidade que lhes permite ter uma noccedilatildeo dos objectivos e das

acccedilotildees necessaacuterias para os atingir

(ii) Cooperaccedilatildeo a cooperaccedilatildeo eacute a razatildeo de ser de um grande nuacutemero de agentes

utilizados em sistemas de modelaccedilatildeo (Nwana 1996) Para cooperarem entre si os

agentes tecircm que possuir capacidades sociais para que possam interagir com os restantes

agentes

(iii) Reactividade em oposiccedilatildeo agrave cooperaccedilatildeo alguns agentes caracterizam-se por reagir

aos estiacutemulos que recebem Atraveacutes da capacidade sensorial estes agentes tecircm a

percepccedilatildeo do que ocorre no ambiente e de responder em tempo uacutetil aos estiacutemulos e agraves

mudanccedilas que detectam

(iv) Proacute-actividade os agentes tecircm objectivos a cumprir e por isso acabam por

desenvolver iniciativas proacuteprias no que respeita agrave resoluccedilatildeo de problemas especiacuteficos

seja atraveacutes da cooperaccedilatildeo seja da reacccedilatildeo Esta caracteriacutestica estaacute relacionada com a

autonomia e com a capacidade decisoacuteria dos agentes

(v) Aprendizagem alguns agentes tecircm a capacidade de adquirir conhecimentos e de

modificar os seus comportamentos com base em experiecircncias anteriores Como refere

Nwana (1996) um agente para ser inteligente deve ter capacidade de aprendizagem que

se manifesta no modo como um agente interage e reage com os demais agentes e com o

ambiente e na forma como melhora essa capacidade ao longo do tempo

Verifica-se portanto que o conceito de agente eacute entendido e eacute utilizado sob

muacuteltiplas formas facto que resulta da flexibilidade dos vaacuterios domiacutenios e dos

diferentes objectivos em que se utilizam agentes em processos de modelaccedilatildeo natildeo sendo

por isso possiacutevel encontrar um agente com todos os atributos mencionados tal como

refere Pereira (2004) Esta mesma noccedilatildeo eacute partilhada por Valbuena et al (2008) quando

referem que os agentes podem apresentar diversas especificidades uma vez que tanto

podem representar interesses individuais como colectivos podem ser mais ou menos

heterogeacuteneos no que se refere agraves suas caracteriacutesticas e satildeo dinacircmicos na medida em que

podem aprender e adaptar-se a situaccedilotildees diferentes Eacute devido a esta multiplicidade de

caracteriacutesticas que Nwana (1996) refere que os agentes estatildeo subjacentes a um espaccedilo

verdadeiramente multidimensional que dificulta a sistematizaccedilatildeo dos diversos atributos

de agentes em tipologias bem definidas

As caracteriacutesticas dos agentes e a forma como estatildeo organizados determinam as

tipologias dos agentes Haacute diversas tipologias de agentes mas de acordo com vaacuterios

autores (Cavezzali amp Rabino 2003 Sawyer 2003 Ferber et al 2004 Bithell et al

2008) haacute duas categorias que se destacam por serem as mais utilizadas os agentes

cognitivos e os agentes reactivos De acordo com Sawyer (2003) os agentes cognitivos

evoluiacuteram a partir dos trabalhos realizados no domiacutenio da Inteligecircncia Artificial

Distribuiacuteda ao passo que os reactivos procedem das pesquisas realizadas em torno da

artificial life (Alife)

Os agentes cognitivos satildeo movidos por objectivos tendo capacidades de

entendimento para atingir esses objectivos Por essa razatildeo estes agentes satildeo tambeacutem

conhecidos por agentes intencionais ou deliberativos (Sawyer 2003) e enquadram-se na

descrita tipologia de agentes fortes proposta por Wooldridge amp Jennings (1995) Os

agentes cognitivos caracterizam-se por possuir crenccedilas em relaccedilatildeo ao ambiente em que

estatildeo inseridos e conhecimentos em relaccedilatildeo aos planos e agrave forma como as suas acccedilotildees

poderatildeo afectar o ambiente e os restantes agentes Desta forma os agentes cognitivos

acabam por desenvolver comportamentos mais complexos Pereira (2004) refere que os

agentes cognitivos mantecircm uma representaccedilatildeo interna do ambiente que os rodeia

atraveacutes de um estado mental expliacutecito que pode ser alterado atraveacutes do raciociacutenio

simboacutelico Os agentes cognitivos comunicam entre si atraveacutes de linguagens de

comunicaccedilatildeo de agentes em cuja produccedilatildeo se destacam duas induacutestrias de softwares a

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) e a KQML (Knowledge Query and

Manipulation Language)

Ao contraacuterio destes os agentes reactivos estatildeo desprovidos de qualquer

informaccedilatildeo do ambiente em que estatildeo inseridos e dos restantes agentes envolvidos Os

agentes reactivos natildeo satildeo concebidos para executar planos especiacuteficos Pelo contraacuterio

os agentes reactivos satildeo movidos por simples regras de acccedilatildeo agindo de acordo com a

percepccedilatildeo que tecircm do ambiente que os rodeia atraveacutes de um conjunto de regras de

percepccedilatildeoreacccedilatildeo De acordo com Sawyer (2003) os agentes reactivos satildeo por vezes

designados agentes comportamentais pelo facto de responderem directamente a

estiacutemulos provocados pelo ambiente e que satildeo captados pela capacidade sensorial dos

agentes A conversatildeo da percepccedilatildeo numa acccedilatildeo natildeo envolve um processo de

deliberaccedilatildeo interna pelo que a mesma percepccedilatildeo por parte de um agente reactivo pode

desencadear acccedilotildees diferentes (Bithell et al 2008) Deste modo nos agentes reactivos

natildeo existe uma especificaccedilatildeo a priori do comportamento que os agentes iratildeo ter durante

o processo de modelaccedilatildeo Alguns jogos ou a roboacutetica constituem dois exemplos de

mecanismos que recorrem a agentes reactivos e que funcionam por estiacutemulos externos

Por outro lado os agentes reactivos destacam-se por serem relativamente simples e por

interagirem com os restantes agentes atraveacutes de formas baacutesicas exigindo linguagens e

modelos com arquitecturas apropriadas

24 Arquitecturas de agentes

A arquitectura de agentes eacute um aspecto que estaacute relacionado com as

caracteriacutesticas e com as tipologias dos agentes e que se refere ao modo de organizaccedilatildeo

dos agentes dentro do sistema e agrave forma como se processam as suas relaccedilotildees O tipo de

arquitectura descreve a forma como os agentes estatildeo dispostos num conjunto de

moacutedulos que interagem entre si para atingir um determinado objectivo Um dos aspectos

que ajuda a distinguir as tipologias de arquitecturas eacute a forma como um modelo

decompotildee o problema atraveacutes de determinadas tarefas (Wooldrige amp Jennings 1995)

Assim a escolha de uma determinada arquitectura estaacute muito dependente dos objectivos

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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23 Caracteriacutesticas e tipologias dos agentes

Os agentes apresentam uma grande heterogeneidade em termos de

caracteriacutesticas que variam em funccedilatildeo dos objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Natildeo

obstante os agentes apresentam algumas especificidades que podem ser sistematizadas

Para Wooldridge (2009) os agentes distinguem-se por duas caracteriacutesticas principais

pela capacidade de interagir com os outros agentes e com o ambiente e pela capacidade

decisoacuteria As interacccedilotildees entre os agentes podem basear-se sob muacuteltiplas formas em

funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo e das ferramentas utilizadas podendo estar em jogo

desde relaccedilotildees antagoacutenicas ateacute situaccedilotildees de cooperaccedilatildeo entre os agentes A

comunicaccedilatildeo entre os agentes pode processar-se sob diversas formas e atraveacutes de

linguagens especiacuteficas A capacidade decisoacuteria estaacute associada agrave capacidade que os

agentes tecircm de tomar decisotildees sem intervenccedilatildeo humana directa De uma forma

semelhante Nwana (1996) refere que a autonomia a cooperaccedilatildeo e a aprendizagem

constituem trecircs denominadores comuns agrave maior parte dos agentes utilizados em

modelaccedilatildeo Por seu turno Wooldridge amp Jennings (1995) referem que os agentes em

funccedilatildeo das caracteriacutesticas que apresentam podem ser entendidos num sentido fraco (na

perspectiva de um agente computacional) ou num sentido forte (sendo entendido como

uma entidade cognitiva capaz de gerar percepccedilotildees e emoccedilotildees por exemplo) Deste

modo os agentes distinguem-se em funccedilatildeo da

(i) Autonomia os agentes satildeo autoacutenomos na medida em que operam sem uma

intervenccedilatildeo directa de nenhum controlador ou supervisor humano (Nwana 1996) Os

agentes tecircm controlo sobre as suas proacuteprias acccedilotildees e sobre o seu estado interno e

dispotildeem de uma racionalidade que lhes permite ter uma noccedilatildeo dos objectivos e das

acccedilotildees necessaacuterias para os atingir

(ii) Cooperaccedilatildeo a cooperaccedilatildeo eacute a razatildeo de ser de um grande nuacutemero de agentes

utilizados em sistemas de modelaccedilatildeo (Nwana 1996) Para cooperarem entre si os

agentes tecircm que possuir capacidades sociais para que possam interagir com os restantes

agentes

(iii) Reactividade em oposiccedilatildeo agrave cooperaccedilatildeo alguns agentes caracterizam-se por reagir

aos estiacutemulos que recebem Atraveacutes da capacidade sensorial estes agentes tecircm a

percepccedilatildeo do que ocorre no ambiente e de responder em tempo uacutetil aos estiacutemulos e agraves

mudanccedilas que detectam

(iv) Proacute-actividade os agentes tecircm objectivos a cumprir e por isso acabam por

desenvolver iniciativas proacuteprias no que respeita agrave resoluccedilatildeo de problemas especiacuteficos

seja atraveacutes da cooperaccedilatildeo seja da reacccedilatildeo Esta caracteriacutestica estaacute relacionada com a

autonomia e com a capacidade decisoacuteria dos agentes

(v) Aprendizagem alguns agentes tecircm a capacidade de adquirir conhecimentos e de

modificar os seus comportamentos com base em experiecircncias anteriores Como refere

Nwana (1996) um agente para ser inteligente deve ter capacidade de aprendizagem que

se manifesta no modo como um agente interage e reage com os demais agentes e com o

ambiente e na forma como melhora essa capacidade ao longo do tempo

Verifica-se portanto que o conceito de agente eacute entendido e eacute utilizado sob

muacuteltiplas formas facto que resulta da flexibilidade dos vaacuterios domiacutenios e dos

diferentes objectivos em que se utilizam agentes em processos de modelaccedilatildeo natildeo sendo

por isso possiacutevel encontrar um agente com todos os atributos mencionados tal como

refere Pereira (2004) Esta mesma noccedilatildeo eacute partilhada por Valbuena et al (2008) quando

referem que os agentes podem apresentar diversas especificidades uma vez que tanto

podem representar interesses individuais como colectivos podem ser mais ou menos

heterogeacuteneos no que se refere agraves suas caracteriacutesticas e satildeo dinacircmicos na medida em que

podem aprender e adaptar-se a situaccedilotildees diferentes Eacute devido a esta multiplicidade de

caracteriacutesticas que Nwana (1996) refere que os agentes estatildeo subjacentes a um espaccedilo

verdadeiramente multidimensional que dificulta a sistematizaccedilatildeo dos diversos atributos

de agentes em tipologias bem definidas

As caracteriacutesticas dos agentes e a forma como estatildeo organizados determinam as

tipologias dos agentes Haacute diversas tipologias de agentes mas de acordo com vaacuterios

autores (Cavezzali amp Rabino 2003 Sawyer 2003 Ferber et al 2004 Bithell et al

2008) haacute duas categorias que se destacam por serem as mais utilizadas os agentes

cognitivos e os agentes reactivos De acordo com Sawyer (2003) os agentes cognitivos

evoluiacuteram a partir dos trabalhos realizados no domiacutenio da Inteligecircncia Artificial

Distribuiacuteda ao passo que os reactivos procedem das pesquisas realizadas em torno da

artificial life (Alife)

Os agentes cognitivos satildeo movidos por objectivos tendo capacidades de

entendimento para atingir esses objectivos Por essa razatildeo estes agentes satildeo tambeacutem

conhecidos por agentes intencionais ou deliberativos (Sawyer 2003) e enquadram-se na

descrita tipologia de agentes fortes proposta por Wooldridge amp Jennings (1995) Os

agentes cognitivos caracterizam-se por possuir crenccedilas em relaccedilatildeo ao ambiente em que

estatildeo inseridos e conhecimentos em relaccedilatildeo aos planos e agrave forma como as suas acccedilotildees

poderatildeo afectar o ambiente e os restantes agentes Desta forma os agentes cognitivos

acabam por desenvolver comportamentos mais complexos Pereira (2004) refere que os

agentes cognitivos mantecircm uma representaccedilatildeo interna do ambiente que os rodeia

atraveacutes de um estado mental expliacutecito que pode ser alterado atraveacutes do raciociacutenio

simboacutelico Os agentes cognitivos comunicam entre si atraveacutes de linguagens de

comunicaccedilatildeo de agentes em cuja produccedilatildeo se destacam duas induacutestrias de softwares a

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) e a KQML (Knowledge Query and

Manipulation Language)

Ao contraacuterio destes os agentes reactivos estatildeo desprovidos de qualquer

informaccedilatildeo do ambiente em que estatildeo inseridos e dos restantes agentes envolvidos Os

agentes reactivos natildeo satildeo concebidos para executar planos especiacuteficos Pelo contraacuterio

os agentes reactivos satildeo movidos por simples regras de acccedilatildeo agindo de acordo com a

percepccedilatildeo que tecircm do ambiente que os rodeia atraveacutes de um conjunto de regras de

percepccedilatildeoreacccedilatildeo De acordo com Sawyer (2003) os agentes reactivos satildeo por vezes

designados agentes comportamentais pelo facto de responderem directamente a

estiacutemulos provocados pelo ambiente e que satildeo captados pela capacidade sensorial dos

agentes A conversatildeo da percepccedilatildeo numa acccedilatildeo natildeo envolve um processo de

deliberaccedilatildeo interna pelo que a mesma percepccedilatildeo por parte de um agente reactivo pode

desencadear acccedilotildees diferentes (Bithell et al 2008) Deste modo nos agentes reactivos

natildeo existe uma especificaccedilatildeo a priori do comportamento que os agentes iratildeo ter durante

o processo de modelaccedilatildeo Alguns jogos ou a roboacutetica constituem dois exemplos de

mecanismos que recorrem a agentes reactivos e que funcionam por estiacutemulos externos

Por outro lado os agentes reactivos destacam-se por serem relativamente simples e por

interagirem com os restantes agentes atraveacutes de formas baacutesicas exigindo linguagens e

modelos com arquitecturas apropriadas

24 Arquitecturas de agentes

A arquitectura de agentes eacute um aspecto que estaacute relacionado com as

caracteriacutesticas e com as tipologias dos agentes e que se refere ao modo de organizaccedilatildeo

dos agentes dentro do sistema e agrave forma como se processam as suas relaccedilotildees O tipo de

arquitectura descreve a forma como os agentes estatildeo dispostos num conjunto de

moacutedulos que interagem entre si para atingir um determinado objectivo Um dos aspectos

que ajuda a distinguir as tipologias de arquitecturas eacute a forma como um modelo

decompotildee o problema atraveacutes de determinadas tarefas (Wooldrige amp Jennings 1995)

Assim a escolha de uma determinada arquitectura estaacute muito dependente dos objectivos

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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seja atraveacutes da cooperaccedilatildeo seja da reacccedilatildeo Esta caracteriacutestica estaacute relacionada com a

autonomia e com a capacidade decisoacuteria dos agentes

(v) Aprendizagem alguns agentes tecircm a capacidade de adquirir conhecimentos e de

modificar os seus comportamentos com base em experiecircncias anteriores Como refere

Nwana (1996) um agente para ser inteligente deve ter capacidade de aprendizagem que

se manifesta no modo como um agente interage e reage com os demais agentes e com o

ambiente e na forma como melhora essa capacidade ao longo do tempo

Verifica-se portanto que o conceito de agente eacute entendido e eacute utilizado sob

muacuteltiplas formas facto que resulta da flexibilidade dos vaacuterios domiacutenios e dos

diferentes objectivos em que se utilizam agentes em processos de modelaccedilatildeo natildeo sendo

por isso possiacutevel encontrar um agente com todos os atributos mencionados tal como

refere Pereira (2004) Esta mesma noccedilatildeo eacute partilhada por Valbuena et al (2008) quando

referem que os agentes podem apresentar diversas especificidades uma vez que tanto

podem representar interesses individuais como colectivos podem ser mais ou menos

heterogeacuteneos no que se refere agraves suas caracteriacutesticas e satildeo dinacircmicos na medida em que

podem aprender e adaptar-se a situaccedilotildees diferentes Eacute devido a esta multiplicidade de

caracteriacutesticas que Nwana (1996) refere que os agentes estatildeo subjacentes a um espaccedilo

verdadeiramente multidimensional que dificulta a sistematizaccedilatildeo dos diversos atributos

de agentes em tipologias bem definidas

As caracteriacutesticas dos agentes e a forma como estatildeo organizados determinam as

tipologias dos agentes Haacute diversas tipologias de agentes mas de acordo com vaacuterios

autores (Cavezzali amp Rabino 2003 Sawyer 2003 Ferber et al 2004 Bithell et al

2008) haacute duas categorias que se destacam por serem as mais utilizadas os agentes

cognitivos e os agentes reactivos De acordo com Sawyer (2003) os agentes cognitivos

evoluiacuteram a partir dos trabalhos realizados no domiacutenio da Inteligecircncia Artificial

Distribuiacuteda ao passo que os reactivos procedem das pesquisas realizadas em torno da

artificial life (Alife)

Os agentes cognitivos satildeo movidos por objectivos tendo capacidades de

entendimento para atingir esses objectivos Por essa razatildeo estes agentes satildeo tambeacutem

conhecidos por agentes intencionais ou deliberativos (Sawyer 2003) e enquadram-se na

descrita tipologia de agentes fortes proposta por Wooldridge amp Jennings (1995) Os

agentes cognitivos caracterizam-se por possuir crenccedilas em relaccedilatildeo ao ambiente em que

estatildeo inseridos e conhecimentos em relaccedilatildeo aos planos e agrave forma como as suas acccedilotildees

poderatildeo afectar o ambiente e os restantes agentes Desta forma os agentes cognitivos

acabam por desenvolver comportamentos mais complexos Pereira (2004) refere que os

agentes cognitivos mantecircm uma representaccedilatildeo interna do ambiente que os rodeia

atraveacutes de um estado mental expliacutecito que pode ser alterado atraveacutes do raciociacutenio

simboacutelico Os agentes cognitivos comunicam entre si atraveacutes de linguagens de

comunicaccedilatildeo de agentes em cuja produccedilatildeo se destacam duas induacutestrias de softwares a

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) e a KQML (Knowledge Query and

Manipulation Language)

Ao contraacuterio destes os agentes reactivos estatildeo desprovidos de qualquer

informaccedilatildeo do ambiente em que estatildeo inseridos e dos restantes agentes envolvidos Os

agentes reactivos natildeo satildeo concebidos para executar planos especiacuteficos Pelo contraacuterio

os agentes reactivos satildeo movidos por simples regras de acccedilatildeo agindo de acordo com a

percepccedilatildeo que tecircm do ambiente que os rodeia atraveacutes de um conjunto de regras de

percepccedilatildeoreacccedilatildeo De acordo com Sawyer (2003) os agentes reactivos satildeo por vezes

designados agentes comportamentais pelo facto de responderem directamente a

estiacutemulos provocados pelo ambiente e que satildeo captados pela capacidade sensorial dos

agentes A conversatildeo da percepccedilatildeo numa acccedilatildeo natildeo envolve um processo de

deliberaccedilatildeo interna pelo que a mesma percepccedilatildeo por parte de um agente reactivo pode

desencadear acccedilotildees diferentes (Bithell et al 2008) Deste modo nos agentes reactivos

natildeo existe uma especificaccedilatildeo a priori do comportamento que os agentes iratildeo ter durante

o processo de modelaccedilatildeo Alguns jogos ou a roboacutetica constituem dois exemplos de

mecanismos que recorrem a agentes reactivos e que funcionam por estiacutemulos externos

Por outro lado os agentes reactivos destacam-se por serem relativamente simples e por

interagirem com os restantes agentes atraveacutes de formas baacutesicas exigindo linguagens e

modelos com arquitecturas apropriadas

24 Arquitecturas de agentes

A arquitectura de agentes eacute um aspecto que estaacute relacionado com as

caracteriacutesticas e com as tipologias dos agentes e que se refere ao modo de organizaccedilatildeo

dos agentes dentro do sistema e agrave forma como se processam as suas relaccedilotildees O tipo de

arquitectura descreve a forma como os agentes estatildeo dispostos num conjunto de

moacutedulos que interagem entre si para atingir um determinado objectivo Um dos aspectos

que ajuda a distinguir as tipologias de arquitecturas eacute a forma como um modelo

decompotildee o problema atraveacutes de determinadas tarefas (Wooldrige amp Jennings 1995)

Assim a escolha de uma determinada arquitectura estaacute muito dependente dos objectivos

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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acabam por desenvolver comportamentos mais complexos Pereira (2004) refere que os

agentes cognitivos mantecircm uma representaccedilatildeo interna do ambiente que os rodeia

atraveacutes de um estado mental expliacutecito que pode ser alterado atraveacutes do raciociacutenio

simboacutelico Os agentes cognitivos comunicam entre si atraveacutes de linguagens de

comunicaccedilatildeo de agentes em cuja produccedilatildeo se destacam duas induacutestrias de softwares a

FIPA (Foundation for Intelligent Physical Agents) e a KQML (Knowledge Query and

Manipulation Language)

Ao contraacuterio destes os agentes reactivos estatildeo desprovidos de qualquer

informaccedilatildeo do ambiente em que estatildeo inseridos e dos restantes agentes envolvidos Os

agentes reactivos natildeo satildeo concebidos para executar planos especiacuteficos Pelo contraacuterio

os agentes reactivos satildeo movidos por simples regras de acccedilatildeo agindo de acordo com a

percepccedilatildeo que tecircm do ambiente que os rodeia atraveacutes de um conjunto de regras de

percepccedilatildeoreacccedilatildeo De acordo com Sawyer (2003) os agentes reactivos satildeo por vezes

designados agentes comportamentais pelo facto de responderem directamente a

estiacutemulos provocados pelo ambiente e que satildeo captados pela capacidade sensorial dos

agentes A conversatildeo da percepccedilatildeo numa acccedilatildeo natildeo envolve um processo de

deliberaccedilatildeo interna pelo que a mesma percepccedilatildeo por parte de um agente reactivo pode

desencadear acccedilotildees diferentes (Bithell et al 2008) Deste modo nos agentes reactivos

natildeo existe uma especificaccedilatildeo a priori do comportamento que os agentes iratildeo ter durante

o processo de modelaccedilatildeo Alguns jogos ou a roboacutetica constituem dois exemplos de

mecanismos que recorrem a agentes reactivos e que funcionam por estiacutemulos externos

Por outro lado os agentes reactivos destacam-se por serem relativamente simples e por

interagirem com os restantes agentes atraveacutes de formas baacutesicas exigindo linguagens e

modelos com arquitecturas apropriadas

24 Arquitecturas de agentes

A arquitectura de agentes eacute um aspecto que estaacute relacionado com as

caracteriacutesticas e com as tipologias dos agentes e que se refere ao modo de organizaccedilatildeo

dos agentes dentro do sistema e agrave forma como se processam as suas relaccedilotildees O tipo de

arquitectura descreve a forma como os agentes estatildeo dispostos num conjunto de

moacutedulos que interagem entre si para atingir um determinado objectivo Um dos aspectos

que ajuda a distinguir as tipologias de arquitecturas eacute a forma como um modelo

decompotildee o problema atraveacutes de determinadas tarefas (Wooldrige amp Jennings 1995)

Assim a escolha de uma determinada arquitectura estaacute muito dependente dos objectivos

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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Virginia University Morgantown

pretendidos e com o tipo de agentes envolvidos no sistema pese embora natildeo existirem

arquitecturas melhores do que outras tal como Knapik amp Johnson (1998) referem

Ao longo do tempo foram desenvolvidas diversas arquitecturas de agentes mas

haacute trecircs tipologias dominantes e que satildeo representativas da maior parte dos sistemas a

arquitectura deliberativa a arquitectura reactiva e a arquitectura hiacutebrida

A arquitectura deliberativa segue a abordagem claacutessica da inteligecircncia artificial

onde os agentes interagem com reduzida autonomia (Figura 2) Um agente deliberativo

possui um modelo simboacutelico do ambiente e as suas decisotildees satildeo tomadas com base em

raciociacutenio loacutegico Como refere Costa (1999) a arquitectura deliberativa interpreta os

agentes como fazendo parte de um sistema baseado no conhecimento Nestes modelos eacute

necessaacuterio dotar os agentes se um sistema de planificaccedilatildeo que determinaraacute que passos

devem ser dados para atingir os seus objectivos

Fonte Pereira 2004

Figura 2 Modelo de arquitectura deliberativa

De acordo com Molina et al (2005) um dos primeiros passos a considerar na

construccedilatildeo de um sistema deliberativo consiste em fazer uma descriccedilatildeo simboacutelica

adequada do problema Seguidamente essa descriccedilatildeo deveraacute ser integrada no agente

para que este possa raciocinar e atingir as metas num periacuteodo de tempo preacute-estabelecido

(a questatildeo do tempo eacute importante porque os algoritmos da planificaccedilatildeo nem sempre

respondem em tempo uacutetil agraves solicitaccedilotildees do sistema) Assim e natildeo obstante a ideia

atractiva de colocar os agentes a interagir atraveacutes de raciociacutenio loacutegico haacute alguns

problemas que se colocam agrave arquitectura deliberativa nomeadamente a dificuldade em

traduzir o complexo mundo real em descriccedilotildees simboacutelicas e a dificuldade em obter

agentes capazes de lidar com esses problemas em tempo uacutetil

A arquitectura deliberativa revela-se particularmente adequada para implementar

agentes intencionais ou seja os agentes que satildeo capazes de produzir planos a partir das

suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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suas crenccedilas e intenccedilotildees Por essa razatildeo e tal como referem Molina et al (2005) este

tipo de arquitectura eacute tambeacutem designado por arquitectura deliberativa BDI (Belief

Desire Intention) A arquitectura BDI eacute uma das que mais tem sido utilizada (Rao amp

Georgeff 1998 Molina et al 2005) pelo facto de incorporar um modelo de

representaccedilatildeo do raciociacutenio humano um nuacutemero consideraacutevel de implementaccedilotildees e

uma semacircntica loacutegica abstracta e de faacutecil compreensatildeo A arquitectura deliberativa BDI

foi desenvolvida para proporcionar soluccedilotildees em ambientes dinacircmicos ou incertos onde

os agentes apenas tecircm uma visatildeo parcial do problema (o acesso agrave informaccedilatildeo eacute

limitado) no contexto de um nuacutemero limitado de recursos As crenccedilas os desejos as

intenccedilotildees e os planos satildeo uma parte fundamental do estado destes sistemas

Na arquitectura reactiva os diversos problemas associados agrave representaccedilatildeo

simboacutelica do conhecimento conduziram ao estudo de modelos mais efectivos de

representaccedilatildeo do conhecimento Em oposiccedilatildeo agrave deliberativa a arquitectura reactiva

(Figura 3) natildeo utiliza nenhum modelo simboacutelico do ambiente nem recorre a nenhum

raciociacutenio loacutegico complexo A arquitectura reactiva baseia-se no princiacutepio de que um

agente pode desenvolver inteligecircncia a partir de interacccedilotildees com o ambiente natildeo

precisando de um modelo preacute-estabelecido Nesta categoria os agentes reagem aos

estiacutemulos definindo assim os comportamentos De acordo com Molina et al (2005) a

maior parte das aplicaccedilotildees das arquitecturas reactivas centraram-se no desenvolvimento

de controladores de roboacutetica Com efeito os robots podem considerar-se agentes reais

(natildeo software) que operam num ambiente em mudanccedila Eacute justamente a necessidade de

actuar num ambiente com estas caracteriacutesticas que dificultam a adopccedilatildeo de arquitecturas

deliberativas uma vez que a necessidade de redefiniccedilatildeo dos planos a uma realidade em

mudanccedila dificulta a obtenccedilatildeo de respostas eficientes por parte deste tipo de arquitectura

Fonte Pereira 2004

Figura 3 Modelo de arquitectura reactiva

A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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A arquitectura hiacutebrida (Figura 4) procura conciliar as principais vantagens das

categorias deliberativas e reactivas superando algumas das debilidades da arquitectura

deliberativa (dificuldade em resolver com rapidez e eficaacutecia os problemas complexos) e

da reactiva (satildeo redutores ao apenas reagirem por estiacutemulos) Numa arquitectura

hiacutebrida a construccedilatildeo do modelo processa-se atraveacutes de dois sub-sistemas um

deliberativo que utiliza um modelo simboacutelico e que produz planos e outro reactivo

centrado em reagir a estiacutemulos que ocorram no ambiente e que natildeo requeiram um

mecanismo de raciociacutenio complexo Como referem Molina et al (2005) a natureza

destas arquitecturas satildeo propiacutecias a uma estruturaccedilatildeo por camadas que pode ser (i)

vertical quando apenas uma camada tem acesso aos sensores e actuadores (ii)

horizontal quando todas as camadas tecircm acesso aos sensores e actuadores As camadas

encontram-se hierarquicamente organizadas com a informaccedilatildeo sobre o meio em

diferentes niacuteveis de abstracccedilatildeo A maioria das arquitecturas hiacutebridas encontra-se

estruturada em trecircs niacuteveis

- Niacutevel reactivo corresponde ao niacutevel mais baixo Neste niacutevel satildeo tomadas as decisotildees

em relaccedilatildeo aos estiacutemulos recebidos do ambiente em tempo real

- Niacutevel do conhecimento corresponde a um niacutevel intermeacutedio onde se procede ao

conhecimento que o agente tem do ambiente normalmente com a ajuda de uma

representaccedilatildeo simboacutelica do mesmo

- Niacutevel social eacute a camada de niacutevel superior Eacute neste niacutevel que se processam os aspectos

sociais do ambiente incluindo tanto a informaccedilatildeo de outros agentes como os desejos

as intenccedilotildees etc Assim o comportamento global do agente eacute definido pela interacccedilatildeo

entre estes trecircs niacuteveis alternando entre as diversas arquitecturas

Fonte Adaptado de Molina et al (2005)

Figura 4 Modelo de arquitectura hiacutebrida

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

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Virginia University Morgantown

3 A utilizaccedilatildeo dos sistemas multiagentes no planeamento do territoacuterio

31 As motivaccedilotildees da aplicaccedilatildeo dos SMA no planeamento do territoacuterio

Os SMA tecircm actualmente um vasto espectro de aplicaccedilotildees com o objectivo de

tornar mais eficientes e de resolver determinados problemas de sistemas reais mais ou

menos complexos Para Rabino amp Girotti (2004) um sistema complexo eacute aquele ao qual

satildeo adicionadas dimensotildees comportamentais e subjectivas de que resultam efeitos natildeo

lineares (imprevisiacuteveis) A complexidade de um sistema traduz-se assim num conjunto

de relaccedilotildees que natildeo satildeo evidentes nem traduziacuteveis do ponto de vista fiacutesico ou

matemaacutetico mas que satildeo determinantes nas relaccedilotildees e nos comportamentos das

entidades e das caracteriacutesticas dos proacuteprios sistemas

Os territoacuterios e em particular as cidades satildeo considerados sistemas complexos

devido ao conjunto de vaacuterios elementos que constituem a cidade e que regulam o seu

contiacutenuo crescimento Neste sentido Batty (2008) refere que as cidades constituem

sistemas complexos por excelecircncia que se encontram distantes de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio e que em consequecircncia requerem uma atenccedilatildeo especial para se poderem

manter com niacuteveis de sustentabilidade adequados Healey (2007) associa mais a questatildeo

da complexidade ao planeamento urbano Actualmente as cidades natildeo podem ser

descritas como unidades bem definidas e delimitadas pois a interacccedilatildeo de muacuteltiplos

actores em escalas e em redes diversas gera um grau de incerteza e de complexidade de

difiacutecil anaacutelise pelos meacutetodos tradicionais Por isso ao longo das uacuteltimas deacutecadas os

planeadores do territoacuterio tecircm estudado e divulgado o grande nuacutemero de

descontinuidades que haacute nestes sistemas associados agrave dificuldade de previsatildeo e aos

comportamentos imprevistos que tecircm lugar sobre o territoacuterio de que resultam

fenoacutemenos de natildeo-linearidade e de auto-organizaccedilatildeo E por outro lado tecircm

desenvolvido ferramentas de planeamento e de apoio agrave decisatildeo mais robustas que

permitem optimizar as medidas num cenaacuterio de maior complexidade

Neste contexto o planeamento eacute a actividade que procura racionalizar o uso e as

formas de ocupaccedilatildeo do mesmo atraveacutes de um conjunto de normas e de regulaccedilotildees Agrave

medida que os territoacuterios e as cidades se tecircm tornado mais complexos o planeamento

do uso do solo tem-se tornado tambeacutem numa actividade mais exigente devido agrave

interferecircncia de vaacuterios factores tais como os actores as especificidades de cada

territoacuterio e os processos autoacutenomos (Ligtenberg et al 2004) Os actores considerados a

niacutevel individual e colectivo satildeo entidades que tecircm uma acccedilatildeo directa no planeamento

do uso do solo a partir das suas intenccedilotildees e dos seus interesses As especificidades do

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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Virginia University Morgantown

territoacuterio condicionam os diversos tipos de ocupaccedilotildees que lhe podem ser dadas

podendo ser mais ou menos restritivos para um determinado uso Para aleacutem disso haacute

que contar com os processos autoacutenomos que correspondem aos factores que podem

alterar a natureza (e assim o tipo de ocupaccedilatildeo) do solo como os factores naturais

(erosatildeo inundaccedilatildeo etc) Os planos e as demais regulamentaccedilotildees completam o conjunto

de factores que condicionam a forma como se processa a ocupaccedilatildeo do uso do solo A

combinaccedilatildeo de todos estes factores faz com que o planeamento do uso do solo seja um

processo complexo (onde eacute difiacutecil destrinccedilar as relaccedilotildees causais entre os vaacuterios agentes)

e seja um processo natildeo linear e dependente da actuaccedilatildeo combinada dos vaacuterios agentes

Deste modo e num contexto em que a complexidade territorial eacute cada vez maior

a utilizaccedilatildeo de ferramentas potentes eacute essencial para apoiar o processo de tomada de

decisatildeo Tal como referem Joshi et al (2006) a utilizaccedilatildeo de modelos e o recurso agrave

simulaccedilatildeo permite aos planeadores do territoacuterio analisar e simular cenaacuterios futuros

baseados no conhecimento que se passa a ter dos comportamentos dos actores das suas

interacccedilotildees e do papel que promovem na alteraccedilatildeo do uso do solo Com efeito e ao niacutevel

do planeamento do territoacuterio o conceito de simulaccedilatildeo deve ser entendido como uma

actividade de modelaccedilatildeo que procura analisar os impactos e efectuar previsotildees sobre a

evoluccedilatildeo futura a partir da inter-relaccedilatildeo das vaacuterias componentes do territoacuterio integradas

num sistema operacional (Briassoulis 2000)

O recurso aos SMA no planeamento do territoacuterio e do planeamento urbano em

particular estaacute entatildeo associado ao desenvolvimento de modelos mais robustos que

permitem responder agraves novas solicitaccedilotildees dos territoacuterios e das cidades O recurso aos

SMA permite natildeo soacute entender o territoacuterio como um sistema complexo como

disponibiliza ferramentas mais adequadas para a sua gestatildeo passando de uma

perspectiva top down para um tipo de planeamento mais relacional que envolve os

diversos actores no processo permitindo obter melhores resultados ainda que agrave custa da

complexificaccedilatildeo dos processos (Healey 2007)

Os SMA tecircm vindo a ter uma utilizaccedilatildeo crescente no domiacutenio de vaacuterias ciecircncias

ligadas ao planeamento do territoacuterio nomeadamente ao niacutevel da Geografia da

Sociologia da Engenharia do Urbanismo e da Gestatildeo Ambiental atraveacutes do

desenvolvimento de modelos baseados em agentes Actualmente existe um grande

nuacutemero de modelos de simulaccedilatildeo territorial baseados em agentes Batty (2009) descreve

os modelos como simplificaccedilotildees da realidade como a abstracccedilatildeo teoacuterica de um sistema

atraveacutes dos quais os princiacutepios teoacutericos satildeo testados e analisados Os modelos satildeo

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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Virginia University Morgantown

aplicados invariavelmente atraveacutes de sistemas computacionais onde os computadores

funcionam como laboratoacuterios onde decorre a experimentaccedilatildeo dos fenoacutemenos Os

modelos territoriais podem entatildeo ser definidos como simulaccedilotildees computacionais

utilizadas para testar teorias relacionadas com a localizaccedilatildeo espacial e a interacccedilatildeo entre

os usos do solo e as actividades relacionadas Aleacutem disso os modelos tambeacutem

permitem avaliar atraveacutes de uma interface digital as consequecircncias que as poliacuteticas

urbanas poderatildeo ter no desenvolvimento futuro dos territoacuterios e das cidades No caso

das cidades os modelos representam e analisam funccedilotildees e processos que geram

estruturas urbanas espaciais em termos de uso do solo da distribuiccedilatildeo da populaccedilatildeo do

emprego e dos transportes estando integrados num programa computacional que

permite testar as teorias locativas e projectar o desenvolvimento futuro

32 Os modelos de planeamento do territoacuterio

Ao longo das uacuteltimas cinco deacutecadas foram desenvolvidos diversos modelos que

procuram fundamentalmente representar e analisar as dinacircmicas ao niacutevel da ocupaccedilatildeo

do solo e da deslocaccedilatildeo das pessoas nas cidades Haacute diversos estudos que fazem uma

retrospectiva mais ou menos detalhada das caracteriacutesticas e dos modelos que foram

colocados em praacutetica (Wegener 1994 Southworth 1995 Timmermans 2003 Hunt et

al 2005 Iacono et al 2008) De uma forma geral considera-se a existecircncia de trecircs

geraccedilotildees de modelos os modelos graviacuteticos os modelos do uso do solo transportes e os

modelos de microsimulaccedilatildeo onde se incluem os modelos baseados em agentes

Os modelos graviacuteticos foram desenvolvidos durante a deacutecada de 1960 e

inspiram-se directamente no modelo de Lowry (1964) que foi considerado o primeiro

sistema operacional de anaacutelise da ocupaccedilatildeo do solo urbano (Southworth 1995 Iacono

et al 2008) Estes primeiros modelos apresentaram um conjunto de inovaccedilotildees

metodoloacutegicas como os meacutetodos de maximizaccedilatildeo e os elementos estocaacutesticos que

permitiram construir modelos de interacccedilatildeo baseados na agregaccedilatildeo espacial

(Timmermans 2003) Estes modelos satildeo chamados graviacuteticos por analogia agrave teoria da

gravidade de Newton nomeadamente no que respeita agrave distribuiccedilatildeo do padratildeo de

viagens geradas que por sua vez era obtido atraveacutes de regressotildees lineares (Iacono et

al 2008)

A segunda geraccedilatildeo de modelos foi desenvolvida a partir da deacutecada de 1970 e

sobretudo durante a deacutecada de 1980 Estes modelos baseiam-se no princiacutepio das

escolhas discretas e da maximizaccedilatildeo da utilidade e caracterizam-se por integrarem na

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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Virginia University Morgantown

modelaccedilatildeo duas componentes inter-relacionadas o uso do solo e os transportes Os

modelos combinados de uso do solo e dos transportes satildeo modelos de interacccedilatildeo

espacial que concebem a cidade como um sistema constituiacutedo por vaacuterias interacccedilotildees

agregadas numa condiccedilatildeo de equiliacutebrio Este sistema equilibrado eacute traduzido por um

conjunto de equaccedilotildees matemaacuteticas que permitem por exemplo prever as deslocaccedilotildees

entre as aacutereas residenciais e os locais de trabalho O objectivo do modelo de transportes

eacute a previsatildeo da procura (de transportes) e a sua adequaccedilatildeo agrave oferta existente enquanto o

modelo de uso do solo analisa a distribuiccedilatildeo espacial do emprego das aacutereas

residenciais comerciais e das demais actividades que possam influenciar a localizaccedilatildeo

das pessoas no territoacuterio Esta informaccedilatildeo eacute utilizada no modelo de transportes na

produccedilatildeo de deslocaccedilotildees Os custos de deslocaccedilatildeo que resultam de uma situaccedilatildeo de

equiliacutebrio entre a oferta e a procura de transportes satildeo revertidos no padratildeo de

localizaccedilatildeo das actividades econoacutemicas e das aacutereas residenciais Assim a interacccedilatildeo uso

do solotransportes permite determinar o modo como os transportes afectam a ocupaccedilatildeo

e o uso do solo o que por sua vez se repercute na localizaccedilatildeo das actividades e na

geraccedilatildeo de traacutefego Em comparaccedilatildeo com os de primeira geraccedilatildeo estes modelos satildeo

mais complexos e dinacircmicos

A terceira geraccedilatildeo de modelos emergiu a partir de meados da deacutecada de 1990 e

distingue-se pela utilizaccedilatildeo de teacutecnicas de microsimulaccedilatildeo e pelo facto de os modelos

serem mais complexos e dinacircmicos (Timmermans 2003) Alguns autores como

Torrens (2003) apelidam estes modelos de modelos de geosimulaccedilatildeo Os autoacutematos

celulares e os SMA satildeo as duas tipologias de modelaccedilatildeo mais utilizadas nesta terceira

geraccedilatildeo O ponto de partida destes modelos eacute o pressuposto de que as dinacircmicas

observadas ao niacutevel do territoacuterio resultam da acccedilatildeo individualizada de cada um dos

agentes envolvidos Nos autoacutematos celulares o territoacuterio eacute representado por uma grelha

de ceacutelulas que tecircm atributos especiacuteficos e que estatildeo sujeitas a regras determinadas pelo

sistema Nestes sistemas a troca de informaccedilotildees ou de dados espaciais entre as ceacutelulas

estaacute confinada agraves ceacutelulas vizinhas Pelas suas caracteriacutesticas os autoacutematos celulares satildeo

muito adequados para representar o territoacuterio e as infra-estruturas (Torrens 2003) e para

analisar a clusterizaccedilatildeo de actividades (Macy amp Willer 2002) Os SMA vatildeo mais longe

nesta anaacutelise ao associar as regras directamente aos indiviacuteduos ou agraves ceacutelulas e natildeo ao

sistema no seu conjunto Cada indiviacuteduo eacute modelado de acordo com o seu

comportamento o que faz dos modelos baseados em agentes uma poderosa ferramenta

para simular as opccedilotildees individualizadas Os agentes diferem dos autoacutematos celulares

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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Virginia University Morgantown

pela sua mobilidade espacial facto que leva Torrens (2003) a afirmar que os SMA

podem ser classificados como autoacutematos celulares moacuteveis Na verdade os SMA

apresentam as mesmas vantagens que os autoacutematos celulares mas tecircm uma capacidade

adicional ao niacutevel do detalhe da flexibilidade das dinacircmicas territoriais da

aplicabilidade e da representaccedilatildeo comportamental (Torrens 2003) Por isso os SMA

satildeo mais adequados para representar entidades moacuteveis nos meios urbanos como

pessoas e veiacuteculos Eacute de referir que alguns modelos como o UrbanSim e o SprawlSim

associam e procuram tirar partido das vantagens de ambas teacutecnicas de geosimulaccedilatildeo

representando o territoacuterio atraveacutes de uma malha de ceacutelulas com determinadas

caracteriacutesticas sobre as quais se deslocam e interagem os agentes Acci (2006) apelida

estes modelos de modelos de microsimulaccedilatildeo dinacircmica

Em comparaccedilatildeo com as geraccedilotildees anteriores os modelos de microsimulaccedilatildeo e

em particular os modelos baseados em agentes apresentam um conjunto de evoluccedilotildees

A concepccedilatildeo dos modelos passa a envolver um espectro mais alargado de domiacutenios

cientiacuteficos com destaque para as ciecircncias da computaccedilatildeo Ao niacutevel das entidades

espaciais enquanto os modelos anteriores trabalhavam com unidades espaciais

agregadas os modelos de geosimulaccedilatildeo utilizam objectos espaciais individualizados e

natildeo modificaacuteveis (edifiacutecios lotes pessoas etc) Ao niacutevel das interacccedilotildees haacute tambeacutem

diferenccedilas assinalaacuteveis Enquanto os modelos das geraccedilotildees anteriores pugnam pelos

fluxos (de pessoas veiacuteculos de informaccedilotildees etc) entre unidades espaciais agregadas

os modelos de terceira geraccedilatildeo baseiam-se nas interacccedilotildees comportamentais entre os

agentes que podem assumir diversas formas (fluxos difusatildeo dispersatildeo efeito da

distacircncia nas relaccedilotildees etc) Eacute a partir do conjunto das interacccedilotildees dos agentes agrave escala

micro que emergem os padrotildees comportamentais ao niacutevel macro A questatildeo do tempo

tem tambeacutem uma abordagem diferente Enquanto a maior parte dos modelos anteriores

satildeo essencialmente estaacuteticos os modelos de geosimulaccedilatildeo satildeo bastante mais dinacircmicos

representando alguns deles as interacccedilotildees quase em tempo real como eacute o caso de alguns

modelos de traacutefego Por uacuteltimo haacute tambeacutem diferenccedilas de fundo no que respeita aos

objectivos pretendidos com a simulaccedilatildeo Nos modelos de geosimulaccedilatildeo o foco estaacute na

reconsideraccedilatildeo dos proacuteprios objectivos da simulaccedilatildeo A questatildeo da previsatildeo daacute lugar a

uma maior preocupaccedilatildeo com a construccedilatildeo de cenaacuterios que passam a ser ferramentas

auxiliares no processo de tomada de decisatildeo Os novos modelos satildeo mais prospectivos

do que de previsatildeo

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

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Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

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Virginia University Morgantown

A expansatildeo dos modelos de microsimulaccedilatildeo ao longo das uacuteltimas duas deacutecadas

(apoacutes 1990) deve-se na opiniatildeo de Torrens (2003) e de Batty (2009) a quatro motivos

principais Em primeiro lugar o seu desenvolvimento estaacute associado ao maior volume

de dados sobre o territoacuterio e agrave maior desagregaccedilatildeo espacial com que a informaccedilatildeo eacute

recolhida numa loacutegica de uma gestatildeo mais eficiente do territoacuterio Em segundo o

contiacutenuo progresso informaacutetico permitiu natildeo soacute desenvolver sistemas computacionais

com maior capacidade para analisar a complexidade destes dados como o surgimento

de novas linguagens de programaccedilatildeo que favoreceram a modelaccedilatildeo do comportamento

dos agentes Um terceiro motivo relaciona-se com a questatildeo da complexidade dos

problemas e da necessidade da sua resoluccedilatildeo numa perspectiva bottom up A

complexidade dos processos territoriais passou a exigir ferramentas de anaacutelise mais fina

que vatildeo agrave escala individualizada de cada agente E em quarto lugar pela necessidade de

desenvolver modelos mais realistas dos sistemas urbanos o que passa pela incorporaccedilatildeo

e modelaccedilatildeo de um elevado nuacutemero de agentes

33 Exemplos de modelos baseados em agentes

O objectivo da presente Subsecccedilatildeo eacute o de realizar uma breve revisatildeo de alguns

dos modelos mais representativos baseados em agentes que foram desenvolvidos no

acircmbito do planeamento do territoacuterio (Quadro 1)

Quadro 1 Modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes mais representativos

Modelo Designaccedilatildeo Referecircncias

UrbanSim Urban Simulation Waddell 2002

ILUTE Integrated Land Use Transportation Environment Miller et al 2004

RAMBLAS Regional plAnning Model Based on the micro-simuLation of daily Activity patternS Veldhuisen et al 2000

ILUMASS Integrated Land-Use Modelling and Transportation System Simulation Moeckel et al 2002

SIMAC SIMulation ACcessibility Bellomo amp Occelli 2004

TURISTI - Rabino amp Girotti 2004 WILSON - Rabino amp Girotti 2004

OBEUS Object-Based Environment for Urban Simulations Benenson et al 2001

PUMA Predicting Urbanisation with Multi-Agents Ettema et al 2005

ALMA Agent-based Land MArket Filatova et al 2007

SimPop - Sanders 2006

SprawlSim - Torrens 2001

Natildeo eacute pretensatildeo nem seria viaacutevel desenvolver aqui uma abordagem minuciosa

dos diversos modelos construiacutedos e dos estudos levados a cabo nas mais diversas partes

do globo Como existem modelos com diferentes niacuteveis de operacionalidade e de

desenvolvimento a abordagem centrar-se-aacute nos modelos operacionais ie naqueles que

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

Ballas D Clarke P Wiemers E (2005) ldquoBuilding a dynamic spatial microsimulation

model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

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pp769-771

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modelrdquo In Contributo di Ricerca Nordm184 Istituto Ricerche Economico Sociali del

Piemonte Torino

Benenson I Aronovich S Noam S (2001) OBEUS Object-Based Environment for

Urban Simulations University of Tel-Aviv

Benenson I Aronovich S Noam S (2005) ldquoLetrsquos talk objects generic methodology

for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

foram formulados calibrados e aplicados a algum territoacuterio em concreto Por uma

questatildeo de siacutentese optou-se tambeacutem por restringir a anaacutelise aos modelos relacionados

especificamente com o uso do solo De seguida exploram-se as principais caracteriacutesticas

dos modelos mais referenciados na literatura

De referir que o desenvolvimento de um modelo de simulaccedilatildeo pode conseguir-se

atraveacutes do recurso a plataformas de simulaccedilatildeo que disponibilizam uma base para a

implementaccedilatildeo e visualizaccedilatildeo dos agentes permitindo que os modeladores se focalizem

mais em questotildees de investigaccedilatildeo do que no estudo das ferramentas necessaacuterias para

executar a simulaccedilatildeo e em programaccedilatildeo (Castle amp Crooks 2006) Existem vaacuterios

formatos que incluem desde plataformas open source (Swarm Mason Repast)

freewareshareware (StarLogo NetLogo Obeus) assim como plataformas que satildeo

comercializadas por empresas (AgentSheets e o AnyLogic)

331 O modelo UrbanSim

O UrbanSim (wwwurbansimorg) foi inicialmente concebido como um modelo

agrave escala metropolitana para gerir o crescimento destas aacutereas nomeadamente no que

respeita agraves interacccedilotildees entre o uso do solo e os transportes (Waddell 2002) O modelo

foi desenvolvido pela equipa liderada por Paul Waddell tendo sido calibrado para a

cidade de Eugene-Springfield (Oregon EUA) Mais tarde o modelo viria a ser aplicado

a diversas cidades daquele paiacutes (Honolulu Salt Lake City Seattle Utah entre outras)

passando tambeacutem a ser utilizado em diversos paiacuteses (Holanda Franccedila Suiacuteccedila) de tal

forma que eacute um dos modelos que mais estudos e aplicaccedilotildees tem suscitado ao longo dos

uacuteltimos anos (Joshi et al 2006 Cavari 2007 Batty 2009) Ao longo do tempo o

modelo sofreu tambeacutem diversas evoluccedilotildees da simulaccedilatildeo do mercado de solos evoluiu

para um modelo de previsatildeo da localizaccedilatildeo de actividades tendo-lhe sido acrescentado

mais recentemente uma extensatildeo de anaacutelise ambiental (Iacono et al 2008)

O UrbanSim eacute considerado um modelo de transiccedilatildeo entre os modelos de segunda

geraccedilatildeo e os modelos de microsimulaccedilatildeo baseados em agentes (Iacono et al 2008) Os

incrementos sofridos ao longo do tempo tecircm transformado o UrbanSim num modelo de

microsimulaccedilatildeo dinacircmica uma vez que trabalha com dados espaciais muito

desagregados (Waddell et al 2003) Para Joshi et al (2006) o UrbanSim enquadra-se

mesmo nos modelos baseados em agentes pois modela autonomamente os

comportamentos de vaacuterios agentes como residentes trabalhadores e promotores

imobiliaacuterios O UrbanSim constitui um dos exemplos que funciona num ambiente tiacutepico

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

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Ballas D Clarke P Wiemers E (2005) ldquoBuilding a dynamic spatial microsimulation

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Batty M (2008) The Size Scale and Shape of Cities In Science Vol 319 Nordm 5864

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Bellomo M Occelli S (2004) ldquoExperimenting a multi-agent model the SIMAC

modelrdquo In Contributo di Ricerca Nordm184 Istituto Ricerche Economico Sociali del

Piemonte Torino

Benenson I Aronovich S Noam S (2001) OBEUS Object-Based Environment for

Urban Simulations University of Tel-Aviv

Benenson I Aronovich S Noam S (2005) ldquoLetrsquos talk objects generic methodology

for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

dos autoacutematos celulares ie os agentes operam sobre uma grelha regular de ceacutelulas A

grelha tem associada uma base de dados com informaccedilotildees relativas ao solo (tipo de uso

tamanho do lote nuacutemero de edifiacutecios etc)

Os principais agentes modelados satildeo os residentes os empresaacuterios os

promotores e os oacutergatildeos governamentais (Waddell 1998) O objectivo do modelo

consiste em simular o comportamento destes agentes no processo de escolha de

localizaccedilatildeo residencial e em simular as interacccedilotildees que haacute entre eles De entre estes

agentes os residentes e os empresaacuterios tecircm a capacidade de mudar de localizaccedilatildeo e de

escolher o novo local de instalaccedilatildeo os promotores decidem em que parcelas de terreno

poderatildeo surgir novas edificaccedilotildees e as caracteriacutesticas das construccedilotildees e por sua vez

estes agentes interagem e satildeo influenciados pelos oacutergatildeos governamentais

nomeadamente pelas poliacuteticas de ocupaccedilatildeo do solo que definem O funcionamento do

UrbanSim baseia-se em vaacuterios submodelos (demograacuteficos econoacutemicos de

acessibilidade etc) que interagem entre si a partir de uma base de dados comum Cada

um destes submodelos tem objectivos especiacuteficos Por exemplo o submodelo

demograacutefico analisa as flutuaccedilotildees populacionais com a consequente perda ou aumento

da procura residencial o submodelo de acessibilidade analisa os diferentes niacuteveis de

acessibilidade da cidade atraveacutes de veiacuteculo proacuteprio O UrbanSim recorre a uma teacutecnica

estatiacutestica especiacutefica (regressatildeo multinomial logiacutestica) para efectuar a localizaccedilatildeo de

novos residentes (e daqueles que pretendem mudar de residecircncia) e dos empregos

(Timmermans 2003) O princiacutepio de funcionamento do modelo baseia-se na

disponibilidade para pagar manifestada pelos diversos agentes envolvidos que

pretendem mudar de localizaccedilatildeo Neste processo os compradores procuram a aquisiccedilatildeo

dos edifiacutecios ao menor preccedilo possiacutevel enquanto os vendedores e os promotores

procuram maximizar os lucros Assim o UrbanSim opera num cenaacuterio dinacircmico de

desequiliacutebrio do mercado de solos que sofre alteraccedilotildees ao longo do tempo As variaacuteveis

utilizadas na localizaccedilatildeo de residentes incluem atributos dos edifiacutecios associados agrave

grelha (preccedilo densidade e idade) as caracteriacutesticas das aacutereas adjacentes (densidade

edificaccedilatildeo usos existentes etc) e a acessibilidade ao emprego A localizaccedilatildeo do

emprego inclui variaacuteveis idecircnticas com excepccedilatildeo do acesso da populaccedilatildeo (matildeo-de-

obra)

332 O modelo ILUTE

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

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Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

O ILUTE eacute um modelo que foi concebido por uma equipa liderada por Eric

Miller (Universidade de Toronto) O ILUTE eacute um modelo de microsimulaccedilatildeo do uso do

solo e dos transportes (Moeckel et al 2002 Devisch et al 2004 Miller et al 2004)

sendo mesmo considerado por Iacono et al (2008) como um dos modelos de

microsimulaccedilatildeo mais completos O ILUTE foi inicialmente concebido para Toronto

O objectivo do modelo consiste em simular a evoluccedilatildeo de uma aacuterea urbana e a

influecircncia dos transportes nesse crescimento para um horizonte temporal de 10 a 20

anos (Miller et al 2004) Trata-se portanto de um modelo de microsimulaccedilatildeo

integrado que inclui vaacuterias componentes a evoluccedilatildeo da aacuterea edificada a evoluccedilatildeo do

crescimento efectivo da populaccedilatildeo a simulaccedilatildeo das localizaccedilotildees das aacutereas residenciais e

empresariais a simulaccedilatildeo da actividade econoacutemica do territoacuterio (que gera fluxos de

pessoas e de bensserviccedilos) O modelo comeccedila por simular a evoluccedilatildeo da populaccedilatildeo

urbana e das actividades econoacutemicas para depois simular as deslocaccedilotildees dos residentes

e dos fluxos de bens e de serviccedilos tendo em conta o modo de transporte o percurso

efectuado e a hora do dia Depois o modelo simula o desempenho das infra-estruturas e

dos meios de transporte para as deslocaccedilotildees das pessoasbens e por uacuteltimo as emissotildees

de poluentes libertadas pelos transportes e pelas actividades econoacutemicas urbanas

No processo de modelaccedilatildeo da forma como evoluem as aacutereas residenciais e

empresariais os autores assumem que a natildeo-linearidade do comportamento dos actores

constitui um primeiro princiacutepio da microsimulaccedilatildeo Assim os primeiros agentes a

serem simulados no ILUTE satildeo os indiviacuteduos os residentes e os negoacutecios existentes

exercendo cada um deles um conjunto de acccedilotildees com implicaccedilotildees directas na evoluccedilatildeo

do territoacuterio Para atingir estes objectivos eacute dado um enfoque particular agrave dimensatildeo

individual ie quando um residente decide mudar de residecircncia ou quando uma

empresa cria postos de trabalho estatildeo a gerar disponibilidades de mercado criando uma

oferta disponiacutevel para novas entidades Estas ofertas satildeo consideradas pela ordem de

chegada e o ritmo a que satildeo preenchidas depende da performance do mercado Aleacutem

disso o modelo considera o factor preccedilo que os residentes estaratildeo dispostos a pagar

para adquirir um novo alojamento como resultado da oferta de mercado A introduccedilatildeo

deste elemento permite determinar os preccedilos meacutedios do mercado em funccedilatildeo dos

atributos da localizaccedilatildeo

De acordo com Miller et al (2004) a representaccedilatildeo espacial da cidade eacute feita

com base em vaacuterios elementos (i) edifiacutecios (ii) solo (definido por parcelas de terreno)

(iii) zonas (representaccedilotildees espaciais do territoacuterio relativamente consolidadas como as

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

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model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

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Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

zonas estatiacutesticas dos recenseamentos) (iv) grelhas de ceacutelulas (representam de uma

forma mais eficiente e a uma escala mais fina o territoacuterio) (v) os residentes e as

empresas natildeo ocupam apenas uma categoria de solo mas efectivamente ocupam uma

dada aacuterea de implantaccedilatildeo que permite falar em raacutecios e pode ser determinante para

esses tipos de ocupaccedilatildeo Verifica-se que haacute assim uma hierarquia dos elementos

espaciais pois os edifiacutecios estatildeo localizados sobre o solo que por sua vez estaacute dividido

em zonas parcelas ou numa grelha de ceacutelulas com diferentes niacuteveis de ocupaccedilatildeo

No contexto dos modelos de micro-simulaccedilatildeo o ILUTE eacute um projecto

ambicioso Como refere Timmermans (2003) o ILUTE procura desenvolver um

modelo das actividades desenvolvidas pelos indiviacuteduos e dos padrotildees de deslocaccedilotildees

efectuadas o que exige um trabalho adicional de programaccedilatildeo Ao contraacuterio de outros

modelos que fazem simulaccedilotildees diaacuterias o ILUTE faz vaacuterias simulaccedilotildees para cada dia

332 O modelo RAMBLAS

O RAMBLAS constitui um outro exemplo de um modelo de microsimulaccedilatildeo

(Miller et al 2004 Iacono et al 2008) Como outros modelos (ILUTE ILUMASS

etc) o RAMBLAS tambeacutem resulta de trabalhos acadeacutemicos tendo sido desenvolvido

na Universidade Tecnoloacutegica de Eindhoven (Veldhuisen et al 2000)

O RAMBLAS eacute um modelo de planeamento regional concebido para a regiatildeo de

Eindhoven que se baseia na microsimulaccedilatildeo do padratildeo diaacuterio da deslocaccedilatildeo da

populaccedilatildeo Este padratildeo funciona como a base a partir da qual eacute feita a previsatildeo da

distribuiccedilatildeo espacial da procura de transporte e de serviccedilos na cidade (Ballas et al

2005) O objectivo do modelo consiste em determinar as consequecircncias que as decisotildees

relacionadas com o uso do solo com as poliacuteticas de construccedilatildeo de edifiacutecios e de infra-

estruturas viaacuterias tecircm na distribuiccedilatildeo das aacutereas residenciais e empresariais e nas

deslocaccedilotildees Aleacutem disso os autores do modelo (Veldhuisen et al 2000) procuram

demonstrar como se pode generalizar os padrotildees de actividade de um territoacuterio com

base num sistema de previsotildees da procura de transportes e do tempo gasto nas

deslocaccedilotildees Para tal os autores recorreram a procedimentos de previsatildeo e de caacutelculo

simples (por exemplo natildeo considerando os preccedilos)

De acordo com Timmermans (2003) as etapas iniciais da modelaccedilatildeo consistem

na distribuiccedilatildeo dos vaacuterios tipos de agregados familiares pelas diferentes categorias

residenciais existentes em cada zona e na distribuiccedilatildeo das residecircncias e dos usos do solo

por zonas Estas constituem as variaacuteveis externas da simulaccedilatildeo Os agregados satildeo

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

Ballas D Clarke P Wiemers E (2005) ldquoBuilding a dynamic spatial microsimulation

model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

Batty M (2008) The Size Scale and Shape of Cities In Science Vol 319 Nordm 5864

pp769-771

Bellomo M Occelli S (2004) ldquoExperimenting a multi-agent model the SIMAC

modelrdquo In Contributo di Ricerca Nordm184 Istituto Ricerche Economico Sociali del

Piemonte Torino

Benenson I Aronovich S Noam S (2001) OBEUS Object-Based Environment for

Urban Simulations University of Tel-Aviv

Benenson I Aronovich S Noam S (2005) ldquoLetrsquos talk objects generic methodology

for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

classificados em funccedilatildeo de vaacuterias caracteriacutesticas (a dimensatildeo e a idade e o geacutenero dos

seus elementos) Os atributos espaciais do territoacuterio ou seja o uso do solo o stock

imobiliaacuterio e o sistema de estradas) satildeo tratados como variaacuteveis que podem ser

manipuladas no processo de planeamento (o planeamento do sistema de estradas

tambeacutem eacute dependente das decisotildees tomadas pelas autoridades competentes) A

distribuiccedilatildeo espacial das actividades e das deslocaccedilotildees eacute tratada como uma variaacutevel

dependente Deste modo o modelo permite prever as consequecircncias que eventuais

medidas possam ter nestas variaacuteveis e avaliar a eficaacutecia dessas mesmas decisotildees

O objectivo da microsimulaccedilatildeo eacute o de procurar dar resposta a um conjunto de

questotildees sobre a evoluccedilatildeo das actividades no territoacuterio onde quando e por quanto

tempo vatildeo ter lugar que modos de transporte vatildeo envolver e que percursos seratildeo

utilizados Os primeiros passos no processo de microsimulaccedilatildeo envolvem a

identificaccedilatildeo do segmento populacional a que pertence cada indiviacuteduo da aacuterea em

estudo (satildeo considerados 24 segmentos com base no geacutenero na idade emprego etc) e a

consideraccedilatildeo do tipo de actividades que desenvolvem e o modo de transporte utilizado

(satildeo considerados sete tipos de actividades como trabalho escola compras etc) A

escolha do modo de transporte eacute derivada a partir de cada uma das deslocaccedilotildees entre a

aacuterea residencial e o local da actividade Com base nestes procedimentos a

microsimulaccedilatildeo permite obter uma agenda das actividades ao niacutevel individual O

proacuteximo passo na modelaccedilatildeo consiste em implementar esta agenda no espaccedilo e no

tempo Para concretizar este objectivo o modelo assume um conjunto de pressupostos

em relaccedilatildeo agraves actividades Por exemplo no caso do emprego o modelo assume que o

tempo das deslocaccedilotildees diaacuterias constitui o tempo que os trabalhadores estatildeo dispostos a

gastar nas deslocaccedilotildees pendulares em funccedilatildeo do modo de transporte envolvido No

modelo a zona de emprego eacute representada atraveacutes do nuacutemero total de empregos

disponiacuteveis e eacute delimitada pelos tempos maacuteximos de deslocaccedilatildeo que os trabalhadores

estatildeo dispostos a percorrer Para as restantes categorias o modelo baseia-se em outros

pressupostos Depois de estabelecidos os pares das deslocaccedilotildees (origemdestino) o

passo seguinte consiste na microsimulaccedilatildeo dos fluxos de traacutefego Como o tempo da

deslocaccedilatildeo depende da situaccedilatildeo de traacutefego a velocidade de deslocaccedilatildeo na rede eacute

calculada atraveacutes de um meacutetodo especiacutefico (o speed-flow) Os resultados da

microsimulaccedilatildeo de traacutefego servem para prever as alteraccedilotildees do uso do solo e nas

dinacircmicas de construccedilatildeo imobiliaacuteria e de construccedilatildeo de estradas

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

Ballas D Clarke P Wiemers E (2005) ldquoBuilding a dynamic spatial microsimulation

model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

Batty M (2008) The Size Scale and Shape of Cities In Science Vol 319 Nordm 5864

pp769-771

Bellomo M Occelli S (2004) ldquoExperimenting a multi-agent model the SIMAC

modelrdquo In Contributo di Ricerca Nordm184 Istituto Ricerche Economico Sociali del

Piemonte Torino

Benenson I Aronovich S Noam S (2001) OBEUS Object-Based Environment for

Urban Simulations University of Tel-Aviv

Benenson I Aronovich S Noam S (2005) ldquoLetrsquos talk objects generic methodology

for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

4433 O modelo ILUMASS

O ILUMASS eacute um modelo que foi desenvolvido na Alemanha e que foi

inicialmente aplicado agrave cidade de Dortmund (Moeckel et al 2002) Trata-se de um

modelo integrado do traacutefego rodoviaacuterio urbano que incorpora as transformaccedilotildees do uso

do solo e a respectiva alteraccedilatildeo na procura de transportes O ILUMASS eacute tambeacutem um

modelo de microsimulaccedilatildeo baseado em agentes (Devich et al 2004 Sanders 2006)

Tal como o ILUTE este eacute um modelo integrado que combina o uso do solo os

transportes e o ambiente Atraveacutes deste modelo Moeckel et al (2002) procuraram

representar as interacccedilotildees entre os padrotildees de actividademobilidade urbana e simular

diversas interacccedilotildees (localizaccedilatildeo residencial e empresarial alteraccedilatildeo do uso do solo

comportamentos de mobilidade) e os impactos ambientais decorrentes da utilizaccedilatildeo dos

transportes urbanos (ruiacutedo e poluiccedilatildeo atmosfeacuterica) O modelo encontra-se estruturado

num conjunto de 25 moacutedulos onde cada um deles corresponde a componentes

diferentes mas que se encontram interligadas Os moacutedulos estatildeo relacionados com as

infra-estruturas de transportes edifiacutecios empresas localizaccedilatildeo veiacuteculos actividades

transportes e ambiente Sanders (2006) refere que a dimensatildeo temporal no ILUMASS eacute

variaacutevel indo desde periacuteodos superiores a um ano (as infra-estruturas de transportes e os

edifiacutecios por exemplo onde o processo de mudanccedila eacute mais lento) ateacute ao diurno (as

deslocaccedilotildees diaacuterias das pessoas ou a emissatildeo de poluentes por exemplo) Cada um dos

moacutedulos reflecte um processo de escolha e de decisatildeo por parte dos indiviacuteduos Nos

moacutedulos mais simplificados as alteraccedilotildees satildeo efectuadas segundo uma transiccedilatildeo de um

estado para outro de acordo com uma certa probabilidade (por exemplo a mudanccedila do

estado civil de uma pessoa) Noutros casos o processo de escolha individual resulta da

interacccedilatildeo de vaacuterios moacutedulos Por exemplo a decisatildeo da escolha residencial obedece a

um conjunto de factores como a localizaccedilatildeo as caracteriacutesticas do edifiacutecio o preccedilo etc

Os moacutedulos estatildeo ligados a modelos atraveacutes dos quais se determina o padratildeo diaacuterio das

actividades exercidas assim como das deslocaccedilotildees e do transporte de mercadorias

4434 O modelo OBEUS

O OBEUS eacute um modelo que foi formulado na Universidade de Telavive pela

equipa liderada por Itzhak Benenson (Benenson et al 2001 2005)

Uma das principais inovaccedilotildees deste modelo reside na tentativa de modelar

simultaneamente as relaccedilotildees espaciais entre as componentes infra-estruturais e humanas

da cidade que satildeo respectivamente designadas pelos autores por objectos ou agentes

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

Ballas D Clarke P Wiemers E (2005) ldquoBuilding a dynamic spatial microsimulation

model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

Batty M (2008) The Size Scale and Shape of Cities In Science Vol 319 Nordm 5864

pp769-771

Bellomo M Occelli S (2004) ldquoExperimenting a multi-agent model the SIMAC

modelrdquo In Contributo di Ricerca Nordm184 Istituto Ricerche Economico Sociali del

Piemonte Torino

Benenson I Aronovich S Noam S (2001) OBEUS Object-Based Environment for

Urban Simulations University of Tel-Aviv

Benenson I Aronovich S Noam S (2005) ldquoLetrsquos talk objects generic methodology

for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

imoacuteveis e moacuteveis Em termos mais especiacuteficos os autores procuram atingir

essencialmente trecircs objectivos com o modelo

- processar simultaneamente os agentes moacuteveis e imoacuteveis da cidade

- analisar as relaccedilotildees espaciais existentes entre os vaacuterios agentes da cidade

-disponibilizar uma ferramenta de modelaccedilatildeo que permita representar as mudanccedilas

operadas nos objectos infra-estruturais da cidade analisar as migraccedilotildees e as adaptaccedilotildees

dos agentes sociais e avaliar o surgimentodesaparecimento dos objectos urbanos

O OBEUS eacute um modelo dinacircmico com um tipo de arquitectura que integra

funcionalidades dos SIG dos autoacutematos celulares e dos SMA Com efeito o modelo faz

uma representaccedilatildeo do sistema urbano atraveacutes de um conjunto de trecircs camadas (layers)

representadas num SIG e que incluem (Figura 5) os objectos fixos os objectos moacuteveis

(inanimados como os veiacuteculos) e os objectos moacuteveis sociais (residentes peotildees etc) A

presenccedila de funcionalidades dos autoacutematos celulares afere-se pela existecircncia de uma

grelha espacial de ceacutelulas atraveacutes das quais satildeo realizadas vaacuterias simulaccedilotildees como a

representaccedilatildeo das relaccedilotildees de vizinhanccedila ou a representaccedilatildeo dos domiacutenios A

abordagem dos objectos feita pelo modelo adopta directamente um SMA sobre a matriz

celular em que o espaccedilo estaacute dividido

Fonte Portugali 2000

Figura 5 As componentes do sistema urbano no OBEUS

No OBEUS a representaccedilatildeo do meio urbano baseia-se numa estrutura que eacute

constituiacuteda por trecircs componentes fundamentais os objectos as relaccedilotildees e os domiacutenios

Estas componentes satildeo designadas por classes abstractas estando organizadas

hierarquicamente Os objectos urbanos podem ser fixos ou moacuteveis Enquanto os

objectos fixos (edifiacutecios estradas etc) satildeo aqueles que uma vez implantados natildeo

alteram a sua localizaccedilatildeo os moacuteveis (veiacuteculos firmas residentes peotildees etc) podem

deslocar-se pela cidade

Layer dos objectos moacuteveis 2

Layer dos objectos moacuteveis 1

Layer dos objectos imoacuteveis

Sistema urbano

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

Ballas D Clarke P Wiemers E (2005) ldquoBuilding a dynamic spatial microsimulation

model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

Batty M (2008) The Size Scale and Shape of Cities In Science Vol 319 Nordm 5864

pp769-771

Bellomo M Occelli S (2004) ldquoExperimenting a multi-agent model the SIMAC

modelrdquo In Contributo di Ricerca Nordm184 Istituto Ricerche Economico Sociali del

Piemonte Torino

Benenson I Aronovich S Noam S (2001) OBEUS Object-Based Environment for

Urban Simulations University of Tel-Aviv

Benenson I Aronovich S Noam S (2005) ldquoLetrsquos talk objects generic methodology

for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

A representaccedilatildeo do sistema urbano requer que se conheccedilam as relaccedilotildees entre os

objectos urbanos das quais resultam as dinacircmicas urbanas O OBEUS recorre ao

Modelo de Relacionamento de Entidades que se baseia num conjunto de pressupostos

teoacutericos que regulam as relaccedilotildees entre os objectos Assim o modelo assume que as

relaccedilotildees entre os objectos fixos satildeo inalteraacuteveis ao longo do tempo depois de

estabelecidas Em segundo lugar o modelo natildeo permite um relacionamento directo

entre dois objectos moacuteveis que soacute se podem relacionar com os objectos fixos Em

terceiro lugar numa relaccedilatildeo entre um objecto imoacutevel e um moacutevel este uacuteltimo eacute

considerado o liacuteder sendo responsaacutevel pela criaccedilatildeo e pela actualizaccedilatildeo da relaccedilatildeo Para

aleacutem destas restriccedilotildees o OBEUS impotildee as regras de relacionamento nos casos das

relaccedilotildees espaciais entre objectos nas tipologias de um-para-um (11) de um-para-muitos

(1M) e de muitos-para-muitos (MM)

O conceito de domiacutenio corresponde a unidades espaciais onde a maior parte dos

objectos tecircm atributos especiacuteficos e satisfazem um determinado criteacuterio representando

tipicamente aacutereas populacionais correspondentes a diferentes estratos socioeconoacutemicos

O criteacuterio para definir uma aacuterea residencial rica poderaacute ser o preccedilo (por exemplo se o

preccedilo da maior parte dos apartamentos num edifiacutecio for superior a Xeuro por m2) Este

conceito eacute usado na anaacutelise espacial para representar os efeitos que os domiacutenios podem

ter sobre as aacutereas adjacentes (no citado exemplo das aacutereas residenciais ricas a

possibilidade dos preccedilos subirem nos terrenos edifiacutecios contiacuteguos eacute alta)

O OBEUS tem sido utilizado para desenvolver uma seacuterie de modelos

espacialmente expliacutecitos como por exemplo na simulaccedilatildeo da distribuiccedilatildeo de etnias

numa aacuterea residencial de Telavive (Benenson et al 2005)

5 Conclusotildees

A complexidade das dinacircmicas urbanas estaacute associada a dois motivos principais

Por um lado ao crescimento fiacutesico e demograacutefico das cidades e ao consequente

aumento do nuacutemero de entidades que interagem entre si e com o proacuteprio espaccedilo urbano

e por outro agrave dificuldade crescente que os meacutetodos considerados convencionais de

planeamento tecircm em lidar com a incerteza e com a imprevisibilidade que resultam

dessas interacccedilotildees Por esta razatildeo ao longo dos uacuteltimos anos tem-se assistido ao

desenvolvimento de vaacuterias ferramentas de apoio agrave decisatildeo que procuram incorporar a

dimensatildeo individual e a interacccedilatildeo entre as entidades no planeamento das cidades Esta

noccedilatildeo enquadra-se tambeacutem numa perspectiva bottom up de concepccedilatildeo dos problemas

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

Ballas D Clarke P Wiemers E (2005) ldquoBuilding a dynamic spatial microsimulation

model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

Batty M (2008) The Size Scale and Shape of Cities In Science Vol 319 Nordm 5864

pp769-771

Bellomo M Occelli S (2004) ldquoExperimenting a multi-agent model the SIMAC

modelrdquo In Contributo di Ricerca Nordm184 Istituto Ricerche Economico Sociali del

Piemonte Torino

Benenson I Aronovich S Noam S (2001) OBEUS Object-Based Environment for

Urban Simulations University of Tel-Aviv

Benenson I Aronovich S Noam S (2005) ldquoLetrsquos talk objects generic methodology

for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

Briassoulis H (2000) ldquoAnalysis of land use change theoretical and modeling

approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

uma vez que as tendecircncias globais satildeo consideradas como resultantes das acccedilotildees e dos

relacionamentos mantidos entre as diversas entidades ao niacutevel individual

Para dar resposta a estas novas solicitaccedilotildees as designadas teacutecnicas emergentes

tecircm tido uma crescente utilizaccedilatildeo no quadro da avaliaccedilatildeo dos impactos decorrentes de

determinadas opccedilotildees ou simplesmente na construccedilatildeo de cenaacuterios de desenvolvimento

futuro De entre essas teacutecnicas os SMA tecircm-se destacado por apresentarem um

conjunto de caracteriacutesticas que estatildeo particularmente bem vocacionadas para a

representaccedilatildeo das dinacircmicas urbanas Para aleacutem de poderem ser parametrizados com

informaccedilotildees especiacuteficas em funccedilatildeo dos objectivos da simulaccedilatildeo os modelos de SMA

incorporam agentes moacuteveis que representam os agentes reais que se deslocam nas

cidades como as pessoas (residentes trabalhadores turistas etc) ou os veiacuteculos Para

aleacutem desta especificidade os modelos baseados em agentes tecircm a vantagem de poderem

ser acoplados a outras teacutecnicas de modelaccedilatildeo nomeadamente aos autoacutematos celulares

Neste caso o territoacuterio eacute representado por uma grelha de ceacutelulas com informaccedilotildees

concretas (usos existentes caracteriacutesticas dos edifiacutecios ou dos lotes etc) sobre o qual

interagem e se deslocam os agentes Adicionalmente estes modelos podem ser

articulados com outras teacutecnicas de anaacutelise de informaccedilatildeo geograacutefica como os SIG seja

para aceder a informaccedilotildees seja para a obtenccedilatildeo de outputs

Em relaccedilatildeo a outras ferramentas convencionais os modelos baseados em agentes

caracterizam-se por serem mais dinacircmicos e por representarem os fenoacutemenos a partir do

niacutevel micro satildeo dinacircmicos porque simulam o comportamento individual dos agentes

de que resultam as tendecircncias colectivas mas tambeacutem por terem em consideraccedilatildeo a

dimensatildeo dinacircmica do tempo (natildeo se remetem a um uacutenico momento do tempo) e satildeo

micro pelo facto de considerarem os vaacuterios agentes ao niacutevel individual

Os modelos baseados em agentes satildeo utilizados para simular a evoluccedilatildeo de

fenoacutemenos nos mais variados domiacutenios e em vaacuterias escalas que vatildeo desde o niacutevel micro

(agrave escala de um edifiacutecio) ateacute ao niacutevel macro (agrave escala de uma regiatildeo) As simulaccedilotildees de

traacutefego transportes ambiente situaccedilotildees emergecircncia sauacutede constituem alguns dos

campos onde tecircm sido utilizados modelos baseados em agentes No caso especifico do

planeamento do territoacuterio procurou-se apresentar alguns exemplos de modelos que

tiveram uma aplicaccedilatildeo praacutetica O objectivo foi o de apresentar as variaacuteveis que podem

ser simuladas e os procedimentos que a sua construccedilatildeo envolve Verifica-se que os

modelos de microsimulaccedilatildeo estatildeo muito focalizados na anaacutelise da ocupaccedilatildeo do uso do

solo e nas variaacuteveis que estatildeo implicadas com a sua transformaccedilatildeo Nestes modelos haacute

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

localizaccedilatildeo dos vaacuterios agentes (residentes trabalhadores empresas etc) e dos vaacuterios

agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

Referecircncias bibliograacuteficas Acci L (2006) ldquoModelli di simulazione e complessitarsquo urbanardquo In XXVII Conferenza

Italiana di Scienze Regionali 12-14 ottobre Pisa

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model for Irelandrdquo In Population Space and Place Nordm11 pp 157-172

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Piemonte Torino

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Urban Simulations University of Tel-Aviv

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for urban high-resolution simulationrdquo In Computers Environment and Urban

Systems Nordm29 pp425-453

Bithell M Brasington J Richards K (2008) ldquoDiscrete-element individual-based and

agent-based models Tools for interdisciplinary enquiry in geographyrdquo Geoforum

Nordm39 625ndash642

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approachesrdquo In Loveridge S (ed) The Web Book of Regional Science West

Virginia University Morgantown

sempre duas componentes principais os transportes de que depende a mobilidade e a

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agentes que operam ao niacutevel da transformaccedilatildeo do uso do solo de que resulta a relaccedilatildeo

entre a oferta e a procura A programaccedilatildeo que estaacute subjacente ao funcionamento e agrave

arquitectura destes modelos eacute relativamente complexa e obriga a vaacuterios testes de

validaccedilatildeo e de calibraccedilatildeo dos modelos Esta eacute sem duacutevida uma das dificuldades

principais que estaacute inerente aos modelos baseados em agentes que natildeo tecircm uma

estrutura de funcionamento e uma forma de utilizaccedilatildeo tatildeo amigaacutevel quanto a de outras

ferramentas como os SIG Eacute por esta razatildeo que muitos dos modelos apresentados

foram desenvolvidos em centros de investigaccedilatildeo universitaacuterios por equipas

multidisciplinares tendo sofrido ao longo do tempo sucessivos incrementos

No caso de Portugal existem alguns estudos relacionados com SMA (como o de

Pereira 2004) mas ateacute ao momento ainda natildeo foi possiacutevel identificar modelos

baseados em agentes formulados especificamente para o planeamento do territoacuterio

Esperamos por isso em futuras publicaccedilotildees aquilatar esta apreciaccedilatildeo assim como dar

conhecimento dos trabalhos desenvolvidos no acircmbito do desenvolvimento de um

modelo baseado em agentes para a rede urbana conhecida por Quadrilaacutetero Urbano

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