Simulación de crecimiento urbano con autómatos celulares y la medida de accesibilidad

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1 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

2 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.).

3 presentación del tema

4 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)

5 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) usos del suelo (Bertolini et al, 2005) costo de suelo (Srour et al, 2002) equidad, (Omer, 2006) en relación con la conectividad entre los espacios, así como la resistencia al movimiento impuesto por el paisaje (Resistência Cumulativa Mínima, o Minimal Cumulative Resistance - MCR) (Wu e Hobbs, 2007.

6 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).

7 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

8 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

9 medida de accesibilidad celular Accesibilidad Topológica

10 medida de accesibilidad celular Distancia Ponderada Peso da Célula accesibilidad topológica accesibilidad ponderada por fatores antrópicos Ω: Impedância general ω c : Impedância local accesibilidad ponderada por fatores ambientales Env c : Peso de los fatores ambientales accesibilidad ponderada por fatores ambientales e antrópicos

11 medida de accesibilidad celular Accesibilidad Ponderada por Fatores Ambientales

12 medida de accesibilidad celular Accesibilidad Ponderada por Fatores Antrópicos

13 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.

14 Evaluación de los resultados Evaluación por similitud difusa Todas las células Similitud: 94,7% Similitud Difusa Radio1: 95,9% Similitud Difusa Radio 2: 96,8% Células urbanas Similitud Difusa: 33,3% Similitud Difusa Radio 1: 48,6% Similitud Difusa Radio 2: 60,6%

15 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 habitantes (IBGE, 2010).

16 área de estudio estado inicial 1947 (marrom claro, 84 células) estado final 2009 (marrom escuro, 201 células).

17 descripción ambiental Jaguarão 1947 Rio Branco sistema viário rio Jaguarão hidrografia aleatório

18 Cenário Jaguarão.1 accesibilidad topológica tipo de célula accesibilidad

19 Cenário Jaguarão.2 accesibilidad ponderada por fatores antrópicos tipo de célula accesibilidad

20 Cenário Jaguarão.3 accesibilidad ponderada por fatores ambientales tipo de célula accesibilidad

21 Cenário Jaguarão.4 accesibilidad ponderada por fatores ambientales e antrópicos tipo de célula accesibilidad

22 Cenário 1 Ac. Topológica Cenário 2 Fatores Antrópicos Cenário 3 Fatores Ambientais Cenário 4 - Fatores Ambientais e Antrópicos tipo de célula similitud acerto / error similitud difusa acerto / acerto radio 1 / error mejor cenário

23 Histogramas de DP(Aurb) raio 1 - Jaguarão ambiente + sistema viário ambiente sistema viário ac. topológica ac. topológica sistema viário ambiente ambiente + sistema viário Erro Raio Acerto Cenário P(A urb ) R1 1 accesibilidad topológica 63,11% 2 accesibilidad + fatores antrópicos 58,09% 3 accesibilidad + fatores ambientales 81,88% 4 accesibilidad + fatores ambientales e antrópicos 76,35%

24 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 habitantes (IBGE, 2010).

25 área de estudio estado inicial 1974 (marrom claro, 262 células) estado final 2012 (marrom escuro, 855 células).

26 descripción ambiental Bagé 1974 sistema viário 3º RCMec hidrografia aleatório

27 cenário Bagé.1 accesibilidad topológica tipo de célula accesibilidad

28 cenário Bagé.2 accesibilidad ponderada por fatores antrópicos tipo de célula accesibilidad

29 cenário Bagé.3 accesibilidad ponderada por fatores ambientales tipo de célula accesibilidad

30 cenário Bagé.4 accesibilidad ponderada por fatores ambientales y antrópicos tipo de célula accesibilidad

31 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

32 Histogramas de DP(Aurb) raio 1 - Bagé ambiente + sistema viário ambiente sistema viário ac. topológica ac. topológica sistema viário ambiente ambiente + sistema viário Erro Raio Acerto Cenário P(A urb ) 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%

33 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.

34 referências ALBERTI, M. et al. Integrating humans into ecology: opportunities and challenges for studying urban ecosystems. BioScience, 53, n. 12, Dezembro 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, GEURS, K.; RITSEMA VAN ECK, J. Accessibility measures: review and applications. RIVM Report n Bilthoven, Holanda INGRAM, D. R. The concept of accessibility: a search for an operational form. Regional Studies, 5, KANSKY, K. Structure of transport networks: relationships between network geometry and regional characteristics. Research Paper n 84, Chicago, OMER, I. Evaluating acessibility using house-level data: a spatial equity perspective. Computers, Environment and Urban Systems, 30, 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, WU, J.; HOOBS, R. Key topics in Landscape Ecology. Cambridge: Cambridge University Press, p.

35 Gracias Marcus Saraiva Maurício Polidori

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