Diseño de un modelo basado en autómatas celulares para el cambio del uso del suelo en Bogotá

Trabajo de InvestigaciónEl saneamiento es ciertamente lo más importante a la hora de construir comunidad, pero con la evolución del suelo esto se deja a un lado, es decir; vamos cambiando el uso del suelo sin pensar como afectamos la convivencia de la comunidad. Es importante que haya una proyección del uso del suelo en cualquier comunidad ya que el saneamiento con el cambio del uso del suelo no será el mismo, este dependerá del uso y repercutirá directamente en la convivencia de la comunidad.PregradoIngeniero Civi

Estética y modelos computacionales para analizar dinámicas urbanas

Este trabajo de investigación teórica busca aproximarse al estudio de las dinámicas urbanas a través de la teoría de la complejidad, en este sentido la implementación de modelos computacionales como método de análisis, es crucial a la hora de estudiar sistemas complejos como la ciudad, ya que contribuyen a la construcción de un conocimiento cuantificable y científico en torno a las dinámicas urbanas. Gracias a estos modelos, es posible experimentar, construir escenarios prospectivos y desarrollar teorías que apoyen la toma de decisiones en cuanto al diseño y la planeación del espacio urbano.This theoretical research work seeks to approach the study of urban dynamics through complexity theory in this sense the implementation of computational models as a method of analysis is crucial when studying complex systems as the city, as they contribute to the construction of a quantifiable and scientific knowledge about urban dynamics. With these models, you may experience, build future scenarios and develop theories to support decision making in the design and planning of urban space.Arquitecto (a)Pregrad

Arquitectura biocomputacional y evolución de ecosistemas biodiversos habitables

Tras diversas investigaciones respecto a la arquitectura desde un enfoque de la estética, se evidencia que los modelos clásicos de planeación urbana no dan respuesta al hábitat y a la habitabilidad, por lo que este trabajo de grado teórico-experimental se enfoca en investigar nuevas formas de estudios y proyecciones de la arquitectura biocomputacional bajo una metodología heurística transversal de modelaciones y simulaciones bioinformáticas, proyectando una simbiosis con ecosistemas biodiversos evolutivos, la vida artificial y el hábitat. Para el desarrollo del trabajo de grado se escogió el Humedal Santa María del Lago, al ser un ecosistema complejo dentro de la urbe, el cual presenta múltiples variables e interacciones para ser investigadas. En Primer lugar, se expone una descripción y localización del caso de estudio y la problemática. Se investiga el fenómeno de impactos sobre el ecosistema del humedal a través de la urbanización, hasta llegar al punto de su deterioro y se evidencia el problema. Consecutivamente se investigan los componentes del ecosistema del humedal como diversas variables para implementarlas en la propuesta de simulación. En el marco teórico epistemológico se profundiza en conceptos de la biología y la bioinformática sobre la vida del carbono y la artificial, junto con la economía azul y como pueden ser implementadas. La metodología heurística se despliega a través de procesos de simulaciones transversales, basados en estrategias de la vida como la autoorganización, para llegar a la propuesta, la cual emerge por la interacción de las especies de un ecosistema artificial, basado en inteligencia de enjambre.After several researches on architecture from an aesthetic perspective, it is evident that the classic models of urban planning do not give a response to habitat and habitability, so this theoretical-experimental work focuses on investigating new forms of studies And projections of the biocomputational architecture under a transversal heuristic methodology of bioinformatic modeling and simulations, projecting a symbiosis with evolutionary biodiverse ecosystems, artificial life and habitat. For the development of this work it was chosen the Wetland, Santa Maria del Lago, being a complex ecosystem within the city, which presents multiple variables and interactions to be investigated. Firstly, a description and location of the case study and the problem are presented. The phenomenon of impacts on the ecosystem of the wetland is investigated through urbanization, until it reaches the point of its deterioration and the problem is evidenced. Consecutively the components of the wetland ecosystem are investigated as diverse variables to be implemented in the simulation proposal. In the epistemological theoretical framework the concepts of biology and bioinformatics on carbon and artificial life are investigated, together with the blue economy and how they can be implemented. The heuristic methodology is deployed through transversal simulations, based on life strategies such as self-organization, to reach the proposal, which emerges through the interaction of the species of an artificial ecosystem, based on swarm intelligence.Arquitecto (a)Pregrad

Detección e identificación de islas de calor urbano: un acercamiento desde el estado del arte

This article deals with a description of the environmental factors found in the study of detection and identification of urban heat islands, highlighting the adiabatic temperature gradient associated with surface heights or depths and the influence of the vertical and horizontal transport of convective air the formation of heat islands. Subsequently the literature review of the state of the art rescue techniques and technologies most commonly used, such as sensor networks for contamination analysis and remote sensing, digital image processing applied to satellite imagery to extract information using filters smoothing, noise removal and segmentation. Finally it emphasizes the use of data mining clustering algorithms, prediction techniques and hybrid deployment on cellular automata, as they integrate evolutionary and adaptive techniques within a spatial and temporal domain, highlighting its use in the detection and identification of urban heat islands.Este artículo aborda una descripción de los factores condicionantes encontrados en el estudio de detección e identificación de islas de calor urbano, resaltando el gradiente adiabático que relaciona temperaturas superficiales con alturas o profundidades y la influencia que tiene con el transporte de aire convectivo vertical y horizontal para la formación de islas de calor. Posteriormente la revisión bibliográfica del estado del arte rescata las técnicas y tecnologías más utilizadas, tales como: redes de sensores para el análisis de contaminación y teledetección, procesamiento digital de imagen aplicada a imágenes satelitales para extraer información mediante filtros de suavizamiento, eliminación de ruido y segmentación. Por último se destaca, la utilización de minería de datos con algoritmos de clustering, predicción y técnicas de implementación hibrida en autómatas celulares, ya que integran técnicas evolutivas y adaptativas dentro de un dominio espacial y temporal, resaltando su uso en la detección e identificación de islas de calor urbano

Dinámica de crecimiento urbano y pérdida de suelos productivos en el Gran Buenos Aires (Argentina), 1869-2011. Análisis espacial basado en sistemas de información geográfica

El Gran Buenos Aires (GBA) constituye un espacio geográfico que ha recibido particular atención como objeto de estudio. Como ciudad primada concentra 11.453.725 habitantes (INDEC, 2001), 31,6 % de la población total del país, en 3.830 km2 que representan el 0,14 % de su territorio nacional. El presente trabajo analiza la evolución espacial de la Aglomeración Gran Buenos Aires (AGBA), el proceso de expansión suburbana entre 1869 y 2011 (tomando las fechas correspondientes a los censos nacionales de población y una estimación de evolución hacia el último año). En el análisis se han distinguido diferentes periodos claramente asociados a características políticas, económicas y demográficas que han incidido en el proceso. La problemática territorial corresponde al cambio de uso del suelo de rural a urbano perdiéndose suelos de diferentes niveles de productividad según su capacidad para usos agropecuarios (asociado con las unidades cartográficas de suelo y los índices de productividad). El análisis se realiza a través de la tecnología de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) de estructura raster como base para la aplicación de procedimientos de asociación espacial (modelado cartográfico) y evolución espacial (autómatas celulares) en la generación de resultados espacio-temporales. La cartografía digital y los resultados numéricos obtenidos pueden considerarse una herramienta de gran importancia para la toma de decisiones espaciales en la definición de lineamientos en planificación territorial.Great Buenos Aires (GBA) constitutes a geographical space that has received particular attention as study object. As a primate city of Argentina it concentrates 11.453.725 nhabitants (INDEC, 2001), 31,6 % of the total population of the country, on 3.830 km2 that represents 0,14 % of the national territory. The present work analyzes the spatial evolution of the Great Buenos Aires Agglomeration, the urban sprawl between 1869 and 2011 (taking the dates corresponding to the national population censuses and an estimation of evolution towards the last year). In the analysis different periods are distinguished clearly associated with political, economic and demographic characteristics that impact in the process. The territorial problematic orresponds to the land use change from rural to urban uses losing soils of different levels of productivity related to its use capacity for agricultural and cattle (associated with cartographic soil units and productivity index). The analysis is carried out with Geographical Information Systems (GIS) technology in raster structure for the application of procedures related to spatial association (cartographic modeling) and spatial evolution (cellular automata) in the generation of space-temporary results. The digital cartography and the numerical results obtained can be considered a tool of great importance for spatial decision making in the definition of lineaments in territorial planning

Dinámica de crecimiento urbano y pérdida de suelos productivos en el Gran Buenos Aires (Argentina), 1869-2011. Análisis espacial basado en sistemas de información geográfica

El Gran Buenos Aires (GBA) constituye un espacio geográfico que ha recibido particular atención como objeto de estudio. Como ciudad primada concentra 11.453.725 habitantes (INDEC, 2001), 31,6 % de la población total del país, en 3.830 km2 que representan el 0,14 % de su territorio nacional. El presente trabajo analiza la evolución espacial de la Aglomeración Gran Buenos Aires (AGBA), el proceso de expansión suburbana entre 1869 y 2011 (tomando las fechas correspondientes a los censos nacionales de población y una estimación de evolución hacia el último año). En el análisis se han distinguido diferentes periodos claramente asociados a características políticas, económicas y demográficas que han incidido en el proceso. La problemática territorial corresponde al cambio de uso del suelo de rural a urbano perdiéndose suelos de diferentes niveles de productividad según su capacidad para usos agropecuarios (asociado con las unidades cartográficas de suelo y los índices de productividad). El análisis se realiza a través de la tecnología de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) de estructura raster como base para la aplicación de procedimientos de asociación espacial (modelado cartográfico) y evolución espacial (autómatas celulares) en la generación de resultados espacio-temporales. La cartografía digital y los resultados numéricos obtenidos pueden considerarse una herramienta de gran importancia para la toma de decisiones espaciales en la definición de lineamientos en planificación territorial.Great Buenos Aires (GBA) constitutes a geographical space that has received particular attention as study object. As a primate city of Argentina it concentrates 11.453.725 nhabitants (INDEC, 2001), 31,6 % of the total population of the country, on 3.830 km2 that represents 0,14 % of the national territory. The present work analyzes the spatial evolution of the Great Buenos Aires Agglomeration, the urban sprawl between 1869 and 2011 (taking the dates corresponding to the national population censuses and an estimation of evolution towards the last year). In the analysis different periods are distinguished clearly associated with political, economic and demographic characteristics that impact in the process. The territorial problematic orresponds to the land use change from rural to urban uses losing soils of different levels of productivity related to its use capacity for agricultural and cattle (associated with cartographic soil units and productivity index). The analysis is carried out with Geographical Information Systems (GIS) technology in raster structure for the application of procedures related to spatial association (cartographic modeling) and spatial evolution (cellular automata) in the generation of space-temporary results. The digital cartography and the numerical results obtained can be considered a tool of great importance for spatial decision making in the definition of lineaments in territorial planning

Evaluación del cambio de uso de suelo en la Sierra del Ajusco y modelado de escenarios de crecimiento urbano

168 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales.Este trabajo pretende evaluar el cambio de uso de suelo en la Sierra Ajusco y sus alrededores, desde la década de los setentas a la fecha por medio de Sistemas de Información Geográfica, así como modelar los escenarios de crecimiento urbano. Se hizo un análisis de aptitud de crecimiento urbano utilizando cadenas de Markov, autómatas celulares y regresión logística. Se construyeron los mapas de uso de suelo de la zona de interés en base a la información de las series I a la V (INEGI), se evaluaron los cambios de superficie de cada categoría de uso de suelo y vegetación y se realizó una validación en campo de cada una de las categorías. Con los mapas procesados, se desarrollaron los modelos de crecimiento urbano por medio de la técnica de cadenas de Markov y autómatas celulares; el modelo se validó haciendo un pronóstico al año 2011 y comparando los resultados con la serie V. Se elaboró un modelo por medio de regresión logística para conocer cuáles eran las variables significativas que influyen en el crecimiento urbano. Otro modelo se construyó con la técnica de evaluación multicriterio, utilizando la combinación lineal ponderada con el método de Saaty, generando los valores de ponderación. En la zona se identificaron 7 tipos de vegetación: Bosque de encino, bosque de encino-pino, bosque de oyamel, bosque de pino, bosque de pino-encino, matorral crasicaule y pastizal inducido; así como, uso de suelo para agricultura de temporal y zona urbana. Entre la serie I y la V, la superficie urbana se incrementó 1.6 veces, sin embargo, de acuerdo a la imagen de satélite (Landsat 8, 2014) la superficie urbana aumentó aproximadamente 3 veces. Cerca de 1,600 ha que tenían una clasificación de uso de pastizal o agricultura cambiaron a uso urbano, lo mismo ocurrió con 1,000 ha de bosque de encino. El modelo construido con las Series II y IV para pronosticar al 2011 por medio de cadenas de Markov, resultó con un valor alto de índice de Kappa (de aprox. 0.9), combinado con autómatas celulares. El valor de similitud fue calculado al comparar las series II y IV con la serie V. Los resultados obtenidos en estos modelos fueron utilizados para realizar el pronóstico de crecimiento a mediano y largo plazo. Los escenarios construidos en base a la teoría de cadenas de Markov y autómatas celulares no simularon algún cambio en el crecimiento de la zona urbana, sin embargo, se considera que existen variables impredecibles (como intereses políticos, costo de terreno, lucha de clases, etc.) que pudieron influir en el crecimiento. Se simuló el crecimiento urbano de acuerdo a las características históricas con lo que se determinó el crecimiento de la zona urbana, utilizando las técnicas de cadenas de Markov y de autómatas celulares.This work aims to evaluate the change of land use in the Sierra Ajusco and itssurroundings since the 1970’s to date through geographic information systems, and to model scenarios of urban growth. The study area was delimited according to the coords of the area used by Benitez et al. in 1987. Maps of land use of the area were developed based on the information from the series I to V (INEGI), we assessed the changes in surface of each category of land use and vegetation between these and went to the area to validate each category. With these maps the models of urban growth were designed using Markov chains and celular automata; the model was validated making a prognosis for the year 2011 and comparing the results with the V series. A model was elaborated using logistic regression to know which were the variables influencing the urban growth. Another model was built with Multicriteria evaluation technique, using weighted linear combination, weighting criteria with the technique Saaty. 7 types of vegetation were identified in the area: oak forest, disturbed forest, fir forest, pine forest, pine oak, scrub matorral crasicaule, grassland induced by man, seasonal agriculture and urban land. Between series I and V, the urban area increased 1.6 times, according to the satellite (Landsat 8, 2014) image, however, the urban Surface increased about 3 times. Close to 1,600 ha had a classification of grassland use or agriculture shifted to urban use, and 1,000 ha of oak forest had the same change. According to the logistic regression, the variables with greater influence on urban growth were: altitude, distance to water bodies, roads, streams, orientation, soil type, type of rock and soil cover. The model, built with the Series II and IV to forecast 2011 using Markov chains, gave a high value of 0.97 and 0.98 similarity (Kappa index) combined with cellular automata. The two values of similarity were calculated comparing them with the series V, because these models were used to make the forecast of growth in the medium and long terms. Scenarios built based on the theory of Markov chains and cellular automata did not simulate changes in the growth of the urban area, however, keep in mind that there are more variables that could influence the growth. The weighting of variables was according to the index ROC, giving greater importance to the altitude, followed by the distance to towns, type of rock, distance to streets and streams. Once the weights obtained, the model was built using protected natural areas and water bodies restricted areas for urbanization. According to the MCE in scenario 2, the áreas most suitable for the establishment of urban area, are those with lower altitude (2200 and 2800 msnm), are on volcaniclastic rock, are closer to road infrastructure - at least to 100 m – to human settlements (200 m), and are at least 10 m to each side of the water currents. A scenario wasdevelped with a continuum from the more suitable areas for urban development, to the less apropriate. This work served as an exercise to know the changes of land use and vegetationthat have been reported in the área between series I and V, which are important to establish policy measures to avoid the loss of certain types of vegetation and the establishment of infrastructure on sites with poor suitability. The models used in this work are a first approach to known how the systems could behave within a mathematical algorithm and thus visualize scenarios for the future.Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México)

Ecosistemas artificiales de evolución algorítmica : estética de los modelos autónomos celulares

La ciudad contemporánea se plantea como un organismo en constante evolución, en el que las interacciones locales de sus integrantes biológicos se relacionan con su medio tecnológico en una relación difícilmente predecible: Ecosistemas artificiales en constante evolución cuyo éxito depende de su plasticidad y capacidad de adaptación a partir de la modelación de sus algoritmos y la programación genética de la ciudad. El proyecto pretende vincular los procesos termodinámicos propios de los organismos vivos, las posibilidades post-humanas y biotecnológicas, las ventajas de una transformación de paradigmas desde la competitividad hacia la colaboración, la inclusión de la incertidumbre y la emergencia en los procesos de diseño y la posibilidad autopoietica del ecosistema a partir de las teorías del caos y de juegos presentes en la simulación.The contemporary city is considered as a constantly evolving organism in which the local interactions of its biological members are related to their technological environment in a relationship that is difficult to predict: Artificial ecosystems in constant evolution whose success depends on their plasticity and adaptability from the modeling of algorithms and the genetic programming of the city. The project seeks to link the thermodynamic processes of living organisms, the post-human and biotechnological possibilities, the advantages of a paradigm shift from competitiveness to collaboration, the inclusion of uncertainty and emergence in the design processes and the autopoietic possibility of the ecosystem from the theories of chaos and games in the simulation.Arquitecto (a)Pregrad

Desarrollo de software para la simulación espacio-temporal de la dinámica poblacional de roedores transmisores de la fiebre hemorrágica argentina

Tesis (Lic. en Ciencias de la Computación)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2008.El presente trabajo tiene por objetivo la creación de una herramienta software que a través de información extraída de imágenes satelitales, permita estudiar el comportamiento de roedores relacionados a enfermedades virales como la Fiebre Hemorrágica Argentina o el Síndrome Pulmonar por Hantavirus, resultando un medio educativo y de interés científico sobre patologías virales y su distribución. Dicho objeto de estudio se analiza desde dos puntos de vista, el espacio y el tiempo, dando lugar a la división de este trabajo en dos grandes módulos.Verónica Andrea Musso

Desarrollo de un modelo para la dispersión del fuego en la Orinoquía Colombiana usando autómatas celulares

El objetivo principal de este estudio fue desarrollar un modelo de autómata celular para la simulación del comportamiento de la dispersión de grandes incendios sobre zonas heterogénea en el área de estudio, integrando en el modelo las características de la vegetación, el índice EVI y el número de días sin lluvia, estudiadas históricamente con los grandes incendios ocurridos durante el 2000 y el 2014 en la Orinoquía Colombiana. En la parte I, se determinó el umbral a partir del cual considerar una huella quemada como un «gran incendio» (\ge214ha) adaptando la metodología de Pareto 80-20 aplicada a la serie de tiempo y a las condiciones particulares de la región de análisis, usando información de imágenes satelitales derivadas de MODIS. En la parte II, se analizó las variables que generan y predisponen el medio para la dispersión y desarrollo de los grandes incendios en la Orinoquía bajo análisis de variables tales como: tipo de cobertura, el índice de vegetación, vientos y el número de días sin lluvia. En la parte III, se planteó una metodología en la que se desarrolla un modelo de dispersión de incendios usando un autómata celular con estados iniciales y con funciones de transición para los cambios de estado de cada una de las celdas, usando los resultados de los análisis de las variables estudiadas en la parte II, cada variable representaba un riesgo a que la celda se incendiara aplicando un índice de resistencia con el fin modular su cambio de estado. El modelo se contrastó contra dos incendios reales y los resultados del comportamiento y simulación de la dispersión del autómata desarrollado presentó muy buenas características como modelo de aproximación de la simulación de grandes incendios en la Orinoquía Colombiana.Abstract: With the objective to obtain simulations of dispersion behavior from big fires in the Colombian Orinoquían region, a model of cellular automata was proposed. The characteristics of the vegetation, the EVI index and the number of days without rain were integrated, due a detailed historical study of the great fires that occurred during the period between 2000 and 2014 in the study area. The first part of this work, involves the selection of a threshold from which the burned footprint was considered, as a «great fire» (\ge214ha); This threshold is the product of an adaptation of the Pareto 80-20 methodology applied to the time series and the particular conditions of the analysis region, using information from satellite imageries. In the second part II, was analyzed the variables that generate and predispose the medium for the dispersion and development of big fires in the study area under the analysis of variables such as: type of cover, the vegetation index, winds and the number of days without rain. In the final part a methodology is proposed in which a fire dispersion model is developed using a cellular automata with initial states and with transition functions for the changes of state of each of the cells, using the results of the analyzes of the variables studied in part II; in this case, each variable represented the risk that the cell would catch fire by applying a resistance index in order to modulate its change of state. The cellular automata model is put under test, with two big real fires, showing approximate results according to the characteristics that define the dispersion in the Colombian Orinoquian region.Maestrí