por Dr. Cícero R. Cavati e Eng. Ticiane M. F. Ottoni

O SAGA pode ser visto como instrumento apropriado para representar melhor e mais próximo das condições em que se encontra a água que temos contato. Os resultados desta aplicação são expressos por um Índice de Satisfação da Qualidade da Água (ISQA) e que pode ser visto como um avanço na caracterização da Qualidade da Água. O ISQA pode vir a ser utilizado como um indicador regional de qualidade da água, tanto de praias como de rios, até mesmo de lagoas ou outros processos de armazenamento de água.

IQA - Índice de Qualidade de Águas
A veiculação de doenças pela água já é conhecida há muito tempo. Os ambientes costeiros marinhos estão sujeitos a diferentes graus de contaminação ambiental, inclusive à veiculação de microrganismos patogênicos, causando sérios riscos à saúde pública. Os microrganismos patogênicos presentes nas fezes humanas ou de outros animais homeotérmicos podem ser contraídos por qualquer pessoa que entrar em contato direto com águas contaminadas pelos mesmos (DALFIOR; SANT’ANNA, 2004). O monitoramento destes microorganismos é difícil e, sobretudo, dispendioso, se comparado ao efetuado com outros indicadores da qualidade sanitária das águas, tais como os coliformes fecais, presentes também nas fezes humanas.
A concentração, ou densidade, de coliformes fecais no meio aquático tem sido utilizada como indicador da qualidade das águas, embora exista a ressalva de que o risco de contaminação de doenças de veiculação hídrica não depende exclusivamente do valor desta concentração, já que outros organismos, patogênicos, podem se comportar de forma distinta no meio aquático – influenciado pela temperatura, salinidade, radiação solar, predação por outros microrganismos aquáticos, floculação, sedimentação, entre outros. (DALFIOR, 2005 - EIGER, 1999).
Como apoio na interpretação de algumas informações e, especialmente, como uma forma de traduzir e divulgar a condição de qualidade prevalecente nos corpos d’água, é adotado o Índice de Qualidade de Águas - IQA.
O IQA foi desenvolvido pela “U.S. National Sanitation Foundation” através de pesquisa de opinião junto a vários especialistas da área ambiental, quando cada técnico selecionou, a seu critério, os parâmetros relevantes para avaliar a qualidade das águas e estipulou, para cada um deles, um peso relativo.
O tratamento dos dados da mencionada pesquisa definiu um conjunto de nove parâmetros considerados mais representativos para a caracterização da qualidade das águas: oxigênio dissolvido, coliformes fecais, pH, demanda bioquímica de oxigênio, nitrato, fosfato total, temperatura da água, turbidez e sólidos totais.
Para cada parâmetro foram traçadas curvas médias de variação da qualidade das águas em função de sua concentração e atribuído um peso, de acordo com a sua importância relativa no cálculo do IQA (PROJETO ÁGUAS DE MINAS, 2005). Os valores do índice variam entre 0 e 100, conforme especificado na tabela ao lado.
Assim definido, o IQA reflete a interferência por esgotos sanitários e outros materiais orgânicos, nutrientes e sólidos. Desta forma, apesar do IQA não caracterizar a balneabilidade da água, pode-se considerar que para um índice Ruim ou Muito Ruim não seria aconselhável o contato direto com as águas do ambiente em questão, pois a probabilidade deste receber descarga de esgoto doméstico, e, por conseqüência patógenos, é grande. Diante dos fatos citados, a obtenção dos dados necessários para o cálculo do IQA pode se tornar inviável e demorada em algumas situações. Quando existe a necessidade de um diagnóstico expedito, pode-se adotar alguns indicadores que evidenciam a poluição fecal (ou aporte de matéria orgânica) no ambiente em questão. Alguns destes indicadores seriam (DALFIOR, informação verbal): Odor de enxofre (ovo podre), presença de algas verdes, cor estranha (presença de ferro e cobre), turbidez, e presença de bivalves.

Sistema Baseado em Conhecimento
Para tratar dados, informações e conhecimento, uma ferramenta adequada é aquela que utiliza um Sistema Baseado em Conhecimento (SBC). Este trabalho trata estes aspectos, utilizando um SBC denominado SAGA apoiado na TCD.
O SAGA é um Sistema WEB de Apoio a Gestão Ambiental que tem como objetivo ser uma ferramenta a mais de auxílio à análises ambientais. Como a maioria dos sistemas de gestão, o SAGA consiste no recebimento de dados, no processamento destes dados e na produção de saídas desejadas. Além disso, o sistema admite a possibilidade de receber também informações precisas ou vagas, pesquisa de opiniões bem como representa conhecimento, utilizando tanto entradas quantitativas como qualitativas, de forma natural. Sua principal característica não é tratar grande quantidade de massa de dados para fins de avaliação de sua freqüência, mas sim para emitir diagnóstico, obter índices, fazer análise, proporcionar obtenção de direcionamento de tendência ou ainda apontar viabilidade de tomada ou não de decisão. Para isso, todas as suas entradas são correlacionadas com as saídas. Uma das grandes desvantagens dos sistemas convencionais de gestão existentes é que a sua utilização requer que os dados de entrada sejam quantificados ou medidos, o que, em algumas situações, pode se tornar uma tarefa difícil e inviável. No entanto, o uso destes sistemas convencionais torna-se mais adequado, quando apenas o interesse é processar dados em classes. Geralmente, estes sistemas são apoiados na teoria de probabilidade e estatística, como é o caso do SPSS.
Um ponto diferencial do SAGA está na capacidade de adicionar dados qualitativos (informações) às suas análises, ajudando a produzir resultados compatíveis com a realidade, mesmo quando não é possível quantificar as informações necessárias.
Assim, os aspectos intuitivos ou subjetivos, bem como opiniões de especialistas podem ser facilmente incorporados no sistema. O tratamento de todos os dados, de informações e de conhecimento é feito de forma natural, da mesma forma que são feitas as operações algébricas, utilizando-se em seu lugar, no entanto, a Teoria de Conjuntos Difusos (TCD). Outras vantagens do SAGA residem nas condições de representação do conhecimento, existente sobre o processo em questão, e na capacidade de inferência de novos conhecimentos.

Estrutura
No SAGA há três tipos de entrada, a saber: as variáveis, que precisam ser analisadas (quantificadas ou qualificadas) para gerar o resultado; os dados relativos a estas variáveis que vão quantificá-las ou qualificá-las, e finalmente as regras que irão relacionar os dados e as variáveis com a saída desejada.

Módulo de Base de Fatos: Variáveis: As variáveis são usadas para representar grandezas, parâmetros ou dimensões, às quais serão submetidas à entrada de dados, que o sistema necessita, para gerar resultado, por isto, estas serão escolhidas por um especialista que entenda do assunto que está sendo analisado. Elas podem ser de três tipos:
Quantitativas - São aquelas relativas à entrada de dados mensuráveis.
Qualitativas - São aquelas relativas à entrada de dados não mensuráveis ou informações subjetivas, mas que traduzem uma idéia qualitativa.
De Pesquisa - São as relativas à entrada de dados não mensuráveis, opiniões, obser-vações ou argumentações; sendo estes dados compostos por várias informações que juntas caracterizaram a variável.
Dados: Os Dados são entradas dos usuários para as variáveis do sistema. São eles que vão dar o sentido de quantificação ou qualificação aos diversos tipos de variáveis. O interessante é que para utilizar o sistema, o usuário não precisa ser um especialista, ele necessita apenas de inserir os dados medidos ou observados.
O tipo do dado depende do tipo de variável à qual este se refere. Se a variável for quantitativa, o usuário deverá entrar com um número (valor). Se for qualitativa, o usuário terá que escolher entre algumas opções disponibilizadas de qualificadores aquela que melhor representa esta variável e, finalmente, se a variável for de pesquisa o usuário não fornecerá nenhum dado ou valor direto ao sistema. Neste caso, o usuário responderá a um formulário contendo questões e as respostas dadas constituirão em dados de entrada.

Módulo de Base de Conhecimento: Tendo os dados do usuário, faz-se necessário analisá-los de forma a produzir a resposta para o sistema. Para isso é preciso ter conhecimento sobre o que está sendo analisado. Este conhecimento é representado através das regras que relacionam as variáveis de entrada com a variável de saída. Estas relações formam a Base de Conhecimento do sistema, ou seja, representa o que o programa sabe sobre o assunto. Estas regras, que representam o conhecimento, serão especificadas por um especialista, e quanto melhor este trabalho for feito mais compatível com a realidade será o resultado gerado. Assim, a aproximação de um modelo à uma realidade prática, depende diretamente do conhecimento do especialista nesta prática e da sua habilidade em correlacionar as diversas variáveis selecionadas no modelo.
Módulo de Máquina de Inferência: Após ter sido configurado os tipos de variáveis e o conhecimento no SAGA, faz-se necessário aplicar os dados nas entradas para produzir a saída esperada. Para isso, utiliza-se o Sistema de Inferência Fuzzy (SIF) que é baseado em Lógica Fuzzy. É este sistema SIF que torna possível o uso de informações qualitativas nas análises feita pelo sistema.

Módulo de Novo Conhecimento: Cada resultado produzido pelo SIF é um novo conhecimento adquirido pelo sistema. Este conhecimento é a saída no SAGA e quanto melhor forem os dados de entrada, ou seja, quanto melhor eles reproduzirem o estado real do ambiente melhor e mais compatível com a realidade será o resultado gerado pelo SAGA. A figura a seguir mostra a interface principal, do administrador e do usuário do sistema, a qual está sendo utilizado atualmente para obtenção de índice de satisfação da qualidade do ar e da água, utilizando dados e informações proveniente de rede física e de observação.

Estudos de casos
Modelagem: Baseado nos indicadores, foram criadas 5 variáveis, uma para cada fator, e a variável de saída
IQA. As variáveis, e seus tipos são apresentados na Tabela 2.
Resultados: Abaixo se encontra um dos exemplos da aplicação do SAGA, utilizando a modelagem da Tabela 12, nas praias da Região Metropolitana de Vitória (DALFIOR , informação verbal):
- Praia da Curva da Jurema
Neste local, próximo aos quiosques, geralmente se verifica a presença de grande quantidade de algas verdes, porém, não há odor característico de poluição fecal e a água é levemente clara com turbidez baixa, também não se verifica a presença de bivalves. Recomenda-se evitar banho neste local, principalmente durante o verão quando o índice pluviométrico é elevado. Os dados da Tabela 3 ilustram esta situação.
Para os valores mostrados na Tabela 3 foi gerado o seguinte resultado:
IQA : 44,5 - Qualificação: Ruim - Confiança: 100%.
Como se pode observar, o resultado encontrado (IQA 44.5, Ruim) reflete as características descritas sobre a região, ou seja, deve-se evitar o banho neste local. O sistema está a disposição dos interessados para a sua utilização via Internet no endereço http://200.137.67.6/saga/index.asp. Para o acesso, basta entrar em contato manifestando o interesse. O login e senha serão disponibilizados.

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Ticiane Ottoni - Engenheira de computação, formada pelo departamento de informática do centro tecnológico da UFES em 2004. Cicero R. Cavati - Engenheiro eletricista e de segurança do trabalho, especialista em sistemas de distribuição, Msc. em sistemas de potência, doutor pelo programa de pós-graduação em controle e automação inteligente na UFES.
Tel.: (27) 3335-2869
e-mail: cavati@ele.ufes.br