Simulación de Crecimiento Urbano con Autómatas Celulares como

Universidade Federal de Pelotas
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo
Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo
Simulación de crecimiento urbano con autómatos
celulares y la medida de accesibilidad
Marcus Vinicius Pereira Saraiva
arquiteto e urbanista . mestre
Christiano Piccioni Toralles
arquiteto e urbanista - mestre
Maurício Couto Polidori
arquiteto e urbanista . doutor
presentación del tema
Hay varios factores que influyen en el crecimiento espacial
y la forma de la ciudad, entre ellos:
Aspectos sociales - el crecimiento de la población;
Aspectos económicos - produción espacial como un
proceso productivo y económico de la asignación de
recursos y la invención de nuevos lugares en busca de
beneficios en relación con las ventajas de localización
(Harvey, 1985).
Aspectos medioambientales - interacción constante entre
la ciudad y el entorno natural que forma el plan de apoyo
a la urbanización (Alberti et al, 2003.).
presentación del tema
autómatas celulares
Autómatas celulares se puede definir como sistemas dinámicos
espaciales y simples, donde el estado de cada célula depende del
estado de las células vecinas en el estado anterior y un conjunto de
reglas de transición (White et al 1997).
jogo da vida (http://mathworld.wolfram.com/CellularAutomaton.html)
medida de accesibilidad
La accesibilidad puede definirse como la propiedad de un
componente particular de una red para estar más cerca de todos
los otros elementos, teniendo en cuenta las rutas más cortas (o
preferidas) entre ellas (Kansky; 1963; Haggett e Chorley, 1970; Ingram,
1971).
accesibilidad y estudios urbanos
accesibilidad y estudios ambientales
 movilidad urbana (GEURS e
RITSEMA VAN ECK, 2001)
 en relación con la conectividad entre los
espacios, así como la resistencia al
 usos del suelo (Bertolini et al,
2005)
movimiento impuesto por el paisaje
 costo de suelo (Srour et al, 2002)
Minimal Cumulative Resistance - MCR)
 equidad, (Omer, 2006)
(Wu e Hobbs, 2007.
(Resistência Cumulativa Mínima, o
o software CityCell
Modelo de simulación
del crecimiento
urbano dedicada a
los estudios de
dinámica espacial
urbanas, teniendo en
cuenta factores en un
urbano integrado,
naturales e
institucionales, que
pueden actuar tanto
como una atracción
y como la resistencia
a la urbanización
(Polidori, 2004).
o software CityCell
Descripción del medio ambiente se hace sobre la base de atributos,
que pueden ser insitucionais urbanos o naturales. Los atributos pueden
actuar tanto como una atracción tanto quanto resistencia a la
urbanización.
atributos urbanos
atributos naturales
atributos institucionales
medida de accesibilidad celular
celdas de origen: todas las células del grid;
células diana: células con atributos de atracción a la urbanización .
Accesibilidad celular puede ser definida como la propiedad de
cada celda de la cuadrícula de estar más cercanas de las celdas
capaces de atraer la urbanización.
Accesibilidad Topológica
medida de accesibilidad celular
Accesibilidad Topológica
medida de accesibilidad celular
Distancia Ponderada
Peso da Célula
accesibilidad topológica
accesibilidad ponderada por fatores antrópicos
Ω: Impedância general ωc: Impedância local
accesibilidad ponderada por fatores ambientales
Envc: Peso de los fatores ambientales
accesibilidad ponderada por fatores ambientales e antrópicos
medida de accesibilidad celular
Accesibilidad Ponderada por Fatores Ambientales
medida de accesibilidad celular
Accesibilidad Ponderada por Fatores Antrópicos
regra de crecimiento urbano
accesibilidad celular relativa
potencial de crecimiento celular
parametrización:
α (alfa): grado de influência del fator determinístico .
β (beta): grado de influência del fator aleatório.
Velocidad de crecimiento, definida por el usuário del modelo.
Evaluación de los resultados
Evaluación por similitud difusa
Todas las células
Células urbanas
Similitud: 94,7%
Similitud Difusa: 33,3%
Similitud Difusa Radio1: 95,9%
Similitud Difusa Radio 1: 48,6%
Similitud Difusa Radio 2: 96,8%
Similitud Difusa Radio 2: 60,6%
estudio de caso 1: Jaguarão
La ciudad de Jaguarão
está situado al sur del
estado de Rio Grande do
Sul, el río Yaguarón y en la
frontera con Uruguay.
Jaguarão es una ciudad
pequeña, con una
población de 27.931
habitantes (IBGE, 2010).
área de estudio
estado inicial
1947 (marrom claro, 84
células)
estado final
2009 (marrom escuro,
201 células).
descripción ambiental
Jaguarão 1947
Rio Branco
sistema viário
rio Jaguarão
hidrografia
aleatório
Cenário Jaguarão.1
accesibilidad topológica
tipo de célula
accesibilidad
Cenário Jaguarão.2
accesibilidad ponderada por fatores antrópicos
tipo de célula
accesibilidad
Cenário Jaguarão.3
accesibilidad ponderada por fatores ambientales
tipo de célula
accesibilidad
Cenário Jaguarão.4
accesibilidad ponderada por fatores ambientales e antrópicos
tipo de célula
accesibilidad
Cenário 1
Ac. Topológica
Cenário 2
Fatores Antrópicos
Cenário 3
Fatores Ambientais
tipo de célula
similitud
acerto / error
similitud difusa
acerto / acerto radio 1 / error
mejor cenário
Cenário 4 - Fatores
Ambientais e Antrópicos
Histogramas de DP(Aurb) raio 1 - Jaguarão
ambiente + sistema viário
ambiente
sistema viário
ac. topológica
0
Erro
Raio 1
Acerto
20
40
60
80
100
120
ac. topológica
sistema viário
ambiente
26
69
69
31
83
59
6
38
94
Cenário
1 – accesibilidad topológica
2 – accesibilidad + fatores antrópicos
3 – accesibilidad + fatores ambientales
4 – accesibilidad + fatores ambientales e antrópicos
140
160
180
200
ambiente + sistema
viário
6
58
84
P(Aurb) R1
63,11%
58,09%
81,88%
76,35%
estudio de caso 2: Bagé
La ciudad de Bagé se
encuentra en la región de
Campania, en el estado
de Rio Grande do Sul, en
la frontera con Uruguay.
Bagé es una ciudad de
tamaño medio, con una
población de 116.794
habitantes (IBGE, 2010).
área de estudio
estado inicial
1974 (marrom claro, 262
células)
estado final
2012 (marrom escuro,
855 células).
descripción ambiental
Bagé 1974
hidrografia
sistema viário
3º RCMec
aleatório
cenário Bagé.1
accesibilidad topológica
tipo de célula
accesibilidad
cenário Bagé.2
accesibilidad ponderada por fatores antrópicos
tipo de célula
accesibilidad
cenário Bagé.3
accesibilidad ponderada por fatores ambientales
tipo de célula
accesibilidad
cenário Bagé.4
accesibilidad ponderada por fatores ambientales y antrópicos
tipo de célula
accesibilidad
Cenário 1
Ac. Topológica
Cenário 2
Fatores Antrópicos
Cenário 3
Fatores Ambientales
Cenário 4 - Fatores
Ambientales y Antrópicos
tipo de célula
similitud
acerto / error
similitud difusa
acerto / acerto radio 1 / error
mejor cenário
Histogramas de DP(Aurb) raio 1 - Bagé
ambiente + sistema viário
ambiente
sistema viário
ac. topológica
0
Erro
Raio 1
Acerto
100
200
300
400
500
600
ac. topológica
sistema viário
ambiente
262
268
335
261
267
336
178
266
378
700
800
900
1000
ambiente + sistema
viário
80
258
459
Cenário
P(Aurb) R1
1 – accesibilidade topológica
54,22%
2 – accesibilidade + fatores antrópicos
54,34%
3 – accesibilidade + fatores ambientales
62,17%
4 – accesibilidade + fatores ambientales e antrópicos
73,78%
conclusiones
 La medida de accesibilidad ponderada ha demostrado la capacidad de
integrar la ciudad, los factores ambientales y los factores humanos del entorno
en la misma descripción, junto con las capacidades de simulación dinámica
de los autómatas celulares.
 La medida de accesibilidad ponderada se puede utilizar junto con otras
medidas de diferenciación espacial y otras lógicas de crecimiento urbano,
asignación de recursos y producción del espacio.
 Este estudio indica que la presencia de su entorno, tanto natural como
modificado por la acción humana, es un factor a considerar en trabajos futuros
 El uso de un grid derivado de la topografía y la hidrografía cómo principal
factor de descripción del entorno natural se há mostrado eficiente en las
simulaciones.
 El sistema de carreteras de acceso a las zonas rurales y otras ciudades también
resultó eficaz en la representación de las modificaciones en el paisaje por la
acción humana.
referências
ALBERTI, M. et al. Integrating humans into ecology: opportunities and challenges for studying urban ecosystems.
BioScience, 53, n. 12, Dezembro 2003. 1169-1179.
BERTOLINI, L.; CLERCQ, F. L.; KAPOEN, L. Sustainable accessibility: a conceptual framework to integrate transport
and land use plan-making. Two test-applications in the Netherlands and a reflection on the way forward.
Transport Policy, 12, 2005. 207-220.
GEURS, K.; RITSEMA VAN ECK, J. Accessibility measures: review and applications. RIVM Report n. 408505 006.
Bilthoven, Holanda. 2001.
INGRAM, D. R. The concept of accessibility: a search for an operational form. Regional Studies, 5, 1971. 101-107.
KANSKY, K. Structure of transport networks: relationships between network geometry and regional characteristics.
Research Paper n 84, Chicago, 1963.
OMER, I. Evaluating acessibility using house-level data: a spatial equity perspective. Computers, Environment and
Urban Systems, 30, 2006. 254-274.
WHITE, R.; ENGELEN, G.; ULJEE, I. The use of constrained cellular automata for high-resolution modelling of urban
land-use dynamics. Environment and Planning B: Planning and Design, 24, n. 3, 1997. 323-343.
WU, J.; HOOBS, R. Key topics in Landscape Ecology. Cambridge: Cambridge University Press, 2007. 297 p.
Gracias
Marcus Saraiva
[email protected]
Maurício Polidori
[email protected]
http://prograu.ufpel.edu.br/index.php/br/biblioteca