Desarrollo de un Modelo Basado en Agentes para la simulación del crecimiento urbano: Submodelo de asignación de nuevo suelo urbanizable

Los Modelos Basados en Agentes (MBA) están siendo cada vez más utilizados en la simulación de sistemas espaciales complejos, como es el caso del crecimiento urbano. En la presente comunicación se introduce parte de un modelo desarrollado para la simulación de la expansión urbana en el Corredor del Henares (Madrid), concretamente el relacionado con los agentes planificadores urbanos que asignan nuevo suelo urbanizable en esta área de estudio. Este submodelo constituye una parte importante del modelo general, cuya simulación pretende mostrar propuestas de nuevas áreas urbanizables de acuerdo a unas determinadas preferencias espaciales. El potencial de fundamentar esta decisión en un MBA reside en una configuración flexible que permite que la importancia dada a cada capa sea modificable, posibilitando generar diferentes escenarios de simulación. El comportamiento de planificadores urbanos con diferentes perfiles – ambiental, económico, social, especulador u otros – puede ser simulado en función de los ajustes realizados en la configuración inicial. Las preferencias de estos agentes están basadas en elementos como: distancia a áreas urbanas consolidadas, transporte público o carreteras, y existencia de equipamientos de educación y salud. Los resultados muestran las posibles nuevas distribuciones de suelo urbanizable según los criterios elegidos, y se pueden ver gráficamente en la propia interfaz del programa, o generar archivos en diferentes formatos de salida.Proyecto SIMURBAN2: Instrumentos de Geosimulación y planificación ambiental en la ordenación territorial de ámbitos metropolitanos. Aplicación a escalas intermedias (Ref.: CSO2012-38158-C02-01)

Simulación de crecimiento urbano mediante evaluación multicriterio y TIG en el Gran San Miguel de Tucuman (Argentina)

En el presente trabajo se combinan técnicas de Evaluación Multicriterio (EMC) y Sistemas de Información Geográfica (SIG) para obtener un modelo de ocupación urbana deseable para el Gran San Miguel de Tucumán (GSMT), el mayor centro urbano del noroeste argentino, que sirva como apoyo en la evaluación y planificación urbano-territorial. Partiendo de mapas urbanos de 2001 y 2009 y de una serie de posibles factores explicativos del crecimiento urbano se realizó una EMC, aplicando el Método de Jerarquías Analíticas y Sumatoria Lineal Ponderada para obtener mapas de aptitud para uso urbano. Se plantearon escenarios alternativos de expansión urbana bajo criterios ambientales, económicos y de compromiso los cuales fueron comparados con el crecimiento real experimentado en el período en estudio. Los escenarios planteados presentaron valores de adecuación media mayores que los observados en el crecimiento real. En general, las áreas deseables para uso urbano según los diferentes escenarios se localizan al este del GSMT. En el crecimiento real se observa un crecimiento contiguo al núcleo central, siguiendo las principales vías de transporte, patrón semejante al escenario económico extremo, evidenciando la influencia del trazado vial en la localización de zonas residenciales y la carencia de criterios de preservación del medio natural en el establecimiento de zonas urbanas.The present work combines Multi-criteria Evaluation (MCE) techniques and Geographical Information Systems (GIS) to obtain a desirable model of urban settlement for the Great San Miguel de Tucuman, the largest urban center of NW Argentina, which serves as a support for urban planning and evaluation. We carried out a MCE using urban maps from 2001 and 2009 and a set of possible explanatory factors of urban growth, applying the Analytical Hierarchy Process and Weighted Linear Combination to obtain a suitability map for urban use. Additionally, we proposed alternative sceneries of urban growth considering environmental and The present work combines Multi-criteria Evaluation (MCE) techniques and Geographical Information Systems (GIS) to obtain a desirable model of urban settlement for the Great San Miguel de Tucuman, the largest urban center of NW Argentina, which serves as a support for urban planning and evaluation. We carried out a MCE using urban maps from 2001 and 2009 and a set of possible explanatory factors of urban growth, applying the Analytical Hierarchy Process and Weighted Linear Combination to obtain a suitability map for urban use. Additionally, we proposed alternative sceneries of urban growth considering environmental and economic criteria, and an intermediate situation between both. These sceneries were then compared with the real growth that occurred during the study period. The proposed sceneries showed higher average suitability values than the values observed in the real growth. In general, urban desirable areas (according to the proposed sceneries) are located east of GSMT. When considering real growth we observed an expansion adjacent to central nucleus, along the road network. This shows a pattern similar to the extreme economic sceneries, and point out the influence of the road network on the location of residential areas and the lack of criteria for environmental conservation in developing urban areas

Las Tecnologías de la Información Geográfica como posibilitadora del análisis y el estudio del uso real y del uso formal del espacio urbano

La tecnología se presenta como uno de los principales factores de los actuales cambios sociales. El control sobre la naturaleza, las relaciones entre los individuos y la manera de considerar el mundo se han ampliado y han cambiado debido a la tecnología. El acceso a la información ha proporcionado ventajas de acción antes inexistentes, lo que ha producido mejoras en la calidad de vida y productividad en el trabajo de los individuos. Las Tecnologías de la Información Geográfica (TIG) forman parte del grupo que posibilita una gestión más eficaz y ágil de la información espacial, y su uso ayuda a comprender cuestiones acerca del espacio geográfico. Éstas también nos permiten desvelar contradicciones y desigualdades que la actual economía de mercado genera, pudiéndonos ayudar a identificar posibles soluciones. Estas tecnologías surgen para potenciar el trabajo y los estudios geográficos, donde el principal actor que realiza las interpretaciones y los análisis es el conocimiento generado por el individuo. El estudio del uso real y del uso formal del espacio urbano es una cuestión muy compleja que demanda la recopilación, el estudio y el análisis de una gran cantidad de información. Teniendo en cuenta todo lo anterior, se busca entender la importancia de las mismas en el análisis de dichos usos, ya que por medio de las TIG se puede obtener y/o producir información que representa algún aspecto o característica del espacio y de sus usos real o formal. Informaciones que podrán contribuir a una mejor gestión y un mejor planeamiento del territorio. El estudio de estas cuestiones urbanas a través de un formato digital lo hace aún más significativo y permite una mayor eficacia en la adquisición del conocimiento. Además permite revelar formas y patrones del espacio urbano y relaciones entre sus agentes productores, posibilitando simular y comprender unos fenómenos espaciales tan dinámicos. A partir de este contexto del uso de las TIG para el análisis del espacio urbano, especialmente para los casos relativos al uso real y al uso formal y sus aplicaciones, se podrá comprender la importancia de estas tecnologías como posibilitadoras de dichos estudios y análisis.Este trabajo contó con el apoyo de la Fundación de Amparo a la investigación del Estado de São Paulo (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP/Brasil – Procesos 2012/10897-5 y 2013/15786-0)

Diseño de un modelo basado en agentes para simular el crecimiento urbano en el Corredor del Henares (Comunidad de Madrid)

Ante el impacto que la expansión urbana ejerce sobre el planeta y sobre su población, resulta esencial la utilización de técnicas de simulación que nos permitan elaborar escenarios sobre la evolución de estos sistemas. En este sentido, los Modelos Basados en Agentes (MBA) se presentan como una alternativa prometedora. Los MBA son modelos celulares y dinámicos que se basan en reglas de decisión y que permiten incorporar el comportamiento de los agentes involucrados en un determinado sistema. En esta investigación proponemos un diseño de un MBA para simular el crecimiento urbano en el Corredor del Henares (Comunidad de Madrid, España), teniendo en cuenta su dinámica urbana, los principales agentes involucrados en este proceso de expansión, su aspecto comportamental, así como la información espacial disponible. El principal objetivo es disponer de un diseño conceptual sólido, para posteriormente demostrar que los MBA pueden ser útiles como herramienta alternativa para simular el crecimiento urbano a escala subregional

Design of an agent-based model to simulate urban growth at Corredor del Henares (Region of Madrid)

Due to urban sprawl impact over the planet and the population, the use of simulation techniques that generate scenarios regarding the evolution of those systems is imperative. Agent-based models (ABM) are presented as a promising alternative. ABM is a dynamic cellular model based on decision rules guided by the behaviour of agents. In the present work, we propose the design of an ABM to simulate urban growth in `Corredor del Henares´ (Community of Madrid, Spain), considering its urban dynamics and the main involved agents, as well as their particular behaviour and the available data. The main goal is to have a solid conceptual design in order to prove, in a short time, that ABM can be an alternative tool to simulate urban growth at a sub-regional scale

Simulación del crecimiento urbano con AMEBA: Modelo Basado en Agentes para la ocupación residencial

La utilización de Modelos Basados en Agentes (MBA) abre nuevas posibilidades para simular, entender y analizar los resultados del proceso de crecimiento y ocupación urbana teniendo en cuenta diferentes actores implicados en el mismo. El prototipo AMEBA (Agent-based Model for the Evolution of urBan Areas) pretende simular este fenómeno, donde interactúan planificadores, promotores inmobiliarios y la población, a partir del desarrollo de tres submodelos independientes. En el presente trabajo se describe la estructura y funcionamiento del submodelo de ocupación residencial por parte de la población y su integración final con los otros dos submodelos que representan la acción de los demás agentes. Los resultados muestran que es posible desarrollar una arquitectura integrada que permita simular de manera más completa este tipo de sistemas complejos y con la suficiente flexibilidad para ser utilizado en distintas áreas de estudio y simular diferentes escenarios de dinámica urbana a futuro.La presente investigación se ha desarrollado en el marco del proyecto «Instrumentos de Geosimulación y planificación ambiental en la ordenación territorial de ámbitos metropolitanos. Aplicación a escalas intermedias (SIMURBAN2)», financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España (Ref.: CSO2012-38158-C02-01)

Validación de los resultados de los análisis llevados a cabo en un SIG raster: Cálculo de camino óptimo

La aplicación de procesos de validación que aporten cierta robustez y confianza a los resultados obtenidos de los análisis y modelos ejecutados en un entorno SIG (Sistemas de Información Geográfica) sigue siendo una asignatura pendiente. En el presente trabajo se pretende comprobar si la metodología de validación propuesta por Gómez Delgado y Barredo (2005) aplicada a un proceso de Evaluación MultiCriterio(EMC) llevado a cabo en un entorno SIG, puede ser extendida a otros de los análisis habitualmente llevados a cabo en este mismo entorno, y cuyos resultados pueden tener cierta trascendencia también en la toma de decisiones, como es la determinación de la trayectoria y construcción de nuevas infraestructuras en el territorio. Así, se ha realizado un ensayo en dos zonas de la Comunidad de Madrid, aplicando a los resultados del análisis de cálculo óptimo un proceso de validación basado en la combinación de un análisis de sensibilidad y un análisis de incertidumbre. Con esta metodología se pretende comprobar la robustez de los resultados y el impacto que pudiese tener la existencia de errores en los datos de partida.The application of validation processes that can provide robustness and reliability to results obtained from GIS analysis and models is still needed. The main purpose of the work presented here was to test whether the validation methodology proposed by Gómez Delgado and Barredo (2005), applied to a Multicriteria Evaluation (MCE) process carried out in a GIS environment, could be extended to other GIS analysis whose results could also have an impact in decision making, for instance in regards to the determination of the trajectory and construction of new infrastructures in the territory. Thus, a test was undertaken in two areas of the Comunidad de Madrid (the Region of Madrid). A validation process based on the combination of sensitivity and uncertainty analyses was applied to the results of an optimal computation analysis. With this methodology we aim at verifying the robustness of results and the eventual impact that errors in the ingested data could have

Una propuesta complementaria de análisis de sensibilidad de un modelo basado en técnicas SIG y evaluación multicriterio

La utilización combinada de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) y las técnicas de Evaluación MultiCriterio (EMC) para la asignación óptima de usos del suelo ha sido amplia y eficazmente empleada en los últimos años. Sin embargo, siguen realizándose pocas y novedosas propuestas para intentar aportar algún grado de fiabilidad a los resultados obtenidos en este tipo de modelación espacial. En esta comunicación se explora un análisis de sensibilidad (AS) para determinar la estabilidad de un modelo de crecimiento urbano desarrollado para la localización óptima de zonas residenciales, comerciales e industriales en la Comunidad de Madrid para el año 2000 (partiendo de los datos reales de 1990). Este análisis pretende determinar si la modelización de los factores implicados en el modelo puede influir de manera sustancial en la variación de los resultados del mismo. Para este fin se seleccionaron 4 factores de un total de 15 utilizados originalmente en la simulación del crecimiento urbano de la región, concretamente distancia a núcleos urbanos, distancia a carreteras, distancia a cursos de agua y usos del suelo. Se midió la variación entre cada factor modelizado y su respectivo en el modelo original, su repercusión en un estadio intermedio del proceso y las diferencias producidas en el resultado final. Para ello se ha optado por calcular la diferencia media por píxel entre los dos mapas y el índice Kappa, según se tratase de mapas cuantitativos o cualitativos, respectivamente. Los resultados muestran que esta metodología puede ser utilizada de forma sencilla para afianzar los resultados de un modelo espacial, aunque es necesario profundizar más en sus posibilidades.Geographical Information Systems (GIS) and MultiCriteria Evaluation (MCE) have been eficiently applied in optimal location of land use. However, there are few new proposals in order to test the robustness of this spatial model results.The aim of this study is to explore a complementary sensitivity analysis (SA) to determine the stability of a simulation model of urban growth in the region of Madrid. This simulation started from the land cover situation in 1990 and assigned new residential, industrial and comercial uses for 2000. The analysis proposed try to evaluate whether diferent ways of modelling the factors included in the model can introduce sustantial variations on final results. To do so, it considered 4 factors from the 15 originally used in the model (distance to urban areas, distance to hidrology, land use and distance to roads). The impact of this modifications were evaluated on three steps of the model execution. The differences by pixel between original and modified maps and the Kappa index were used with cuantitative and cualitative maps, respectively.The results show this metodology could be a easy way to test the robustness of the model results but we have to go deep into its possibilitie

Green infrastructure design using GIS and spatial analysis: a proposal for the Henares Corridor (Madrid-Guadalajara, Spain)

Since the late twentieth century, the concept of green infrastructure (GI) has gained increasing recognition as a valuable approach to spatial planning. Although GI is an eminently spatial element, there are still few instances where this type of infrastructure has been given explicitdefinition and delimitation. It is therefore necessary to develop methods capable of defining these infrastructures through explicit spatial suitability analysis of their component dimensions. Here, we present a methodology based on the use of Geographic Information Systems (GIS) to identify and map potential areas for inclusion in a GI in the Henares Corridor (Madrid-Guadalajara, Spain). We analysed four factors (the contribution to ecosystem services, ecological connectivity, ecological status, and proximity/potential accessibility to the public), combined using multi-criteria evaluation techniques, thus offering different alternatives for defining and designing GI. The GI maps obtained show better results in less restrictive situations, which could be considered to articulate the existing protected areas.SIMURBAN2: Instrumentos de Geosimulación y planficación ambiental en la ordenación territorial de ámbitos metropolitanos. Aplicación a escalas intermedias, Ministerio de Economía y Competitividad (Ref: CSO2012-38158-C02-01)

Análisis de factores explicativos del crecimiento urbano en el área metropolitana de Granada mediante técnicas estadísticas y SIG

Este trabajo tiene como finalidad realizar un análisis sobre los factores espaciales que incidieron en el crecimiento urbano del Área Metropolitana de Granada (AMG) durante el período 1990 - 2000. Para ello, a partir de la cartografía del Corine Land Cover, se obtuvieron las categorías con un incremento significativo en dicho periodo (Tejido Urbano Continuo, Urbanizaciones Exentas y Ajardinadas y Zonas Comerciales e Industriales). Dichas categorías se relacionaron con hasta 30 variables socioeconómicas, biofísicas, de planeación y de proximidad/accesibilidad, a nivel municipal y píxel, aplicando las siguientes técnicas estadísticas: Regresión Lineal Múltiple, Regresión por Mínimos Cuadrados Parciales, Regresión Logística Espacial y Regresión Geográficamente Ponderada. Para el ajuste de los modelos se utilizaron los software estadísticos SPSS y Statistica, un Sistema de Ayuda a la Decisión Espacial (GWR 3.0) y el Sistema de Información Geográfica Idrisi Andes. Los principales resultados muestran que las variables densidad de población, empleo, densidad de carreteras, distancia al centro de negocios, altitud y pendiente, entre otras, mantienen una relación significativa con el crecimiento urbano del AMG. Asimismo, se verificó que en este estudio resultan significativas variables similares a las obtenidas en el estudio realizado para la Comunidad de Madrid durante el mismo período.The objective of this work was to analyze the spatial factors that influenced changes in land use in the Metropolitan Area of Granada (MAG) from1990 to 2000. In this context, Corine Land Cover cartography was used to obtain the categories which indicated the most significant changes in land use such as Continuous Urban Fabric,Residential Discontinuous Sparse Urban, and Industrial or Commercial Units during this period. These categories were associated with up to thirty variables including socioeconomic levels, biophysics, urban planning and proximity/accessibility factors. These variables were used at municipal or pixel level. The statistical techniques used in the analysis of these groups of data were: Multiple Linear Regression, Partial Least squares, Spatial Logistic Regression, and Geographic Weighted Regression. SPSS and Statistica were used in the statistical analysis while GWR 3.0 and Idrisi Andes were used to analyse the geographic information. Results show that population density, employment, highways density, altitude or slope were variables which had a significant relation with urban growth. Moreover, it was verified that some significant variables are similar to those in previous studies made for the Region of Madrid