Graph based strucutre for unifying representation of local flows in GIS distributed hydrological modeling / Estrutura baseada em grafos para representação unificada de fluxos locais para modelagem hidrológica distribuída

AUTOR(ES)

Sergio Rosim

DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

A distribuição dos fluxos locais em uma bacia hidrográfica é o elemento mais importante para o desenvolvimento de modelos hidrológicos distribuídos. A premissa fundamental é que a topografia do terreno é o principal fator para a determinação dos fluxos locais. As representações matemáticas e as estruturas computacionais, que armazenam a topografia do terreno, e o conjunto de funções, que extraem o fluxo da superfície de uma bacia, têm sido explorados pelos usuários dos Sistemas de Informações Geográficas (SIG). A idéia básica para a representação da topografia do terreno em SIG é a partição do terreno em um conjunto de elementos, chamados de células. As estruturas de grades regulares (DEM), redes triangulares irregulares (TIN), curvas de nível e polígonos irregulares (Diagramas de Voronoi) são diferentes estruturas computacionais empregadas na partição da topografia do relevo de bacias hidrográficas. Os fluxos locais são inteiramente dependentes da estrutura de dados empregada na representação da topografia do terreno. Apresenta-se nesta tese uma nova abordagem para representar e manipular os fluxos locais chamada de Geographical Aware Graph-based Coupling Structure - G-GCS. Esta proposta supera a limitação imposta pelo acoplamento entre fluxo local e as estruturas de representação do terreno unificando de fluxos locais obtidos a partir de diferentes estruturas de representação do terreno. A G-GCS desacopla a representação dos fluxos locais e as funções necessárias à sua manipulação. Define-se formalmente um conjunto de operações, que executam aplicações de modelagem hidrológica em uma bacia hidrográfica. A inserção de novas estruturas para representação da superfície não impacta os modelos já construídos. O conjunto de operações básicas pode ser facilmente estendido, servindo de suporte para a elaboração de funções mais complexas. Para provar o conceito da G-GCS, utilizou-se um modelo hidrológico distribuído simples, mas muito utilizado. O protótipo desenvolvido para esta abordagem utilizou um ambiente de programação que integra a linguagem funcional Haskell com a biblioteca GIS TerraLib (Terra-HS). O mesmo modelo foi implementado no sistema PCRaster que possui o modelo DEM como estrutura de dados para representação da topologia do terreno e um modelo matricial para a representação do fluxo local. Uma análise comparativa dos resultados alcançados pelos dois sistemas é apresentada.

ASSUNTO(S)

hidrographic basin water flow computação aplicada terrain representation models distributed hidrologic models modelos hidrológicos distribuídos grafo graph theory bacia hidrográfica modelos de representação de terreno fluxo local

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