sistema web para simulação climática. iii

SISTEMA WEB PARA SIMULAÇÃO CLIMÁTICA. III – ALGORITIMIZAÇÃO
E IMPLEMENTAÇÃO COMPUTACIONAL DE MODELOS ESTOCÁSTICOS
PARA SIMULAÇÃO DAS VARIÁVEIS CLIMÁTICAS
TERMOPLUVIOMÉTRICAS.
André F. Seremeta (PIBIC/Fundação Araucária), Jorim Sousa das Virgens
Filho (Orientadora), e-mail: [email protected]; Matheus Henrique Martins
Barbosa (Colaborador)
Universidade Estadual de Ponta Grossa/Departamento de Matemática e
Estatística.
Área: 1.03.00.00-7 Ciência da Computação, sub-área: 1.03.04.00-2
Sistemas de Computação
Palavras-chave:
implementação.
Interface,
simulação
estocástica,
algoritmo,
Resumo:
Existe uma relação muito próxima entre clima e agricultura, e isso
acontece porque as práticas agrícolas são extremamente dependentes das
variações termo pluviométricas.
Dentro desse contexto, o desenvolvimento de simulações de séries
climáticas, baseadas em dados históricos é de grande importância para a
agricultura, no sentido de permitir planejar a produção agrícola e os sistemas
irrigação, pois a economia de recursos hídricos pode variar de acordo com a
quantidade de chuva
A simulação climática é um modelo que representa a ocorrência de
variáveis climáticas e têm por objetivo a simulação de um conjunto de
valores numéricos, denominado série sintética, com as mesmas
características estatísticas da série histórica, para que essa simulação fosse
efetuada foram implementados novos métodos computacionais para que o
processor fosse mais ágil e também aumentasse a exatidão dos resultados,
nesse trabalho verificou-se que a linguagem de programação JAVA possui
muitos recursos para facilitar o trabalho de implementação dos algoritmos, e
com isso a possibilidade de que esse software funcionasse como o esperado
e mais rápido do que era previsto inicialmente, gerando assim uma aplicação
web que trará novas expectativas de desenvolvimento para certas áreas.
Com a utilização da ambiente web também é reduzido o custo operacional
do usuário, tendo a possiblidade do servidor salvar os arquivos em locais
separados para cada um que acessa o sistema, mantendo salvo através de
uma senha.
Introdução
A simulação estocástica envolve as sequências diárias das variáveis
termo pluviométricas e considerando a importância da influência que a
variabilidade climática pluviométrica exerce sobre a atividade agrícola.
O objetivo deste trabalho é algoritimização e implementação da
simulação das variáveis termo pluviométricas utilizando os recursos
computacionais, e depois colocá-lo em uma plataforma Java web, para que
vários usuários tenham acesso facilitado e simultâneo ao sistema, sem
necessidade de instalar o software nos computadores pessoais.
Os modelos probabilísticos, foram baseados em distribuições de
probabilidades, que foram determinadas mensalmente através do teste de
aderência de Kolmogorov -Smirnov, já a escolha dos modelos para umidade
relativa do ar e temperatura, foi condicionada a ocorrência de precipitação,
descrita pela primeira ordem da cadeia de Markov com dois estados. Um
processo estocástico é uma sequência de funções mensuráveis, ou seja,
uma variável aleatória X definida num espaço de probabilidade (Ω,P) que
toma valores num espaço de funções F (M. Kac & J. Logan, 1976). A cadeia
de Markov é um processo estocástico caracterizado por seu estado futuro
depender apenas do seu estado atual, sendo que os estados passados não
influenciam no estado futuro (SANTOS Reginaldo J,2006). O teste
Kolmogorov-Smirnov é usado para determinar se duas distribuições de
probabilidade subjacentes diferem uma da outra ou se uma das distribuições
de probabilidade subjacentes difere da distribuição em hipótese, em
qualquer dos casos com base em amostras finitas (Z. W. Birnbaum and Fred
H. Tingey,1951).
Materiais e métodos
O software foi desenvolvido na linguagem JAVA para aplicação web,
foram utilizadas as ferramentas do Compilador NetBeans IDE 8.0.1, que é
um software gratuito e de código aberto. Em relação ao banco de dados
foram utilizadas as JTables do próprio NetBeans, que nada mais são que
tabelas estáticas que armazenam os dados na memória do Java, essa
memória é oferecida pelo próprio software, que são importados através de
arquivos de texto, e então jogados na tela.
Todos os cálculos e métodos utilizados para a parametrização e
simulação dos dados pluviômetros são retirados das tabelas, sem necessitar
acessar o arquivo de origem toda vez, assim o processo é mais ágil, pois as
próprias funções da biblioteca do JAVA ajudam na praticidade.
Foram feitos vários testes com diferentes amostras de localizações de
dados coletados durantes alguns anos, esses dados são inseridos no
software e através dos testes descritos acima, se obtém os resultados
desejados.
Resultados e Discussão
Para a utilização do sistema é necessário dar entrada de um arquivo que
contenha os valores necessários para o cálculo das variáveis pluviométricas,
depois disso eles são inseridos em uma tabela e demonstrada na tela, para
então o usuário possa parametrizar e simular os dados.
Utilizando os métodos computacionais e métodos probabilísticos serão
realizadas as parametrizações e simulações diárias das variáveis
pluviométricas. Os resultados obtidos da simulação podem ser vistos na tela
de acordo com a imagem de exemplo abaixo.
Figura 1: Tela de Simulação.
A partir dessa tela o usuário ainda tem a opção de salvar a sua simulação
para ter ela armazenada em seu computador pessoal, e ter acesso aos
dados calculados pelo sistema.
Conclusões
A obtenção dos dados após feitos todos os testes nos mostram que o
software está funcionando de acordo com o planejado, executando
corretamente todas as suas funções estipuladas, fazendo assim uma
simulação de dados correta baseada nos testes de simulação estocásticas,
gerando assim a previsão correta de todos os dados. Já em questão do
banco de dados todas as importações e exportações de dados estão de
acordo segundo os testes feitos pelo software. Como conclusão do projeto
em todo temos que esse software para web será muito útil em várias áreas
que necessitam de uma previsão futura das condições climáticas.
Agradecimentos
Ao meu orientador Jorim Sousa das Virgens Filho, meu colega Matheus
Henrique Martins Barbosa e a agencia financiadora do projeto
PIBIC/FUNDAÇÃO ARAUCÁRIA.
Referências
- M. KAC & J. LOGAN, in Fluctuation Phenomena, eds. E.W. Montroll & J.L.
Lebowitz, North-Holland, Amsterdam, 1976.
- SANTOS Reginaldo J.Cadeias de Markov. Departamento de MatemáticaICEx,
22
de
março
de
2006.
Disponível
em:
http://www.mat.ufmg.br/~regi/gaalt/markov.pdf
- SUH, W. Web Engineering: Principles and Techniques. Pennsylvania,
EUA. Idea Group Publishing. 1999.
- PRESSMAN, R. S. Engenharia de Software. 6. ed. São Paulo: McGrawHill. 2006.
- VIRGENS FILHO, J. S.; FÉLIX, R. P.; LEITE, M. L.; TSUKAHARA, R. Y.
PGECLIMA_R: Gerador estocástico para simulação de cenários climáticos
brasileiros. I – Desenvolvimento do gerenciador do banco de dados
climáticos. In: XVII Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 2011,
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p.1-5, 2011a.
- VIRGENS FILHO, J. S.; OLIVEIRA, P. M.; LEITE, M. L.; TSUKAHARA, R.
Y. PGECLIMA_R: Gerador estocástico para simulação de cenários
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dados simulados. In: XVII Congresso Brasileiro de Agrometeorologia, 2011,
Guarapari, Anais... Guaraparí, Sociedade Brasileira de Agrometeorologia,
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- VIRGENS FILHO, J. S.; OLIVEIRA, R. B.; LEITE; M. L.; TSUKAHARA,
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simulação de séries diárias de temperatura máxima do ar para
localidades do estado do Paraná. Engenharia Agrícola, Jaboticabal,
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