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TESIS FINAL

proyecto de grado de Alejandra Rozo y Natalia Rodriguez
by

Alejandra Rozo Corona

on 2 September 2013

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Transcript of TESIS FINAL

NATALIA RODRIGUEZ
ALEJANDRA ROZO

CONCLUSIONES
OBJETIVOS


Evaluar un modelo de simulación basado en Autómatas Celulares para representar el escenario de expansión urbana en Bogotá del año 2010, a través de imágenes satelitales LANDSAT.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Examinar el comportamiento y utilidad del modelo de simulación en los procesos urbanos de Bogotá.
OBJETIVO GENERAL
Diagnosticar la evolución y estado actual de los desarrollos urbanos informales y formales en zonas de expansión urbana y/o suburbana.
Procesar digitalmente cada imagen satelital y hacer una clasificación del uso y la cobertura del suelo de acuerdo con los cambios producidos por el desarrollo y la expansión urbana de la ciudad.
Examinar en dos tiempos la ciudad de Bogotá, con imágenes satelitales LANDSAT a través de un estudio multitemporal con el software IDRISI y así, poder simular la expansión urbana de la ciudad de Bogotá.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
EVALUACIÓN DE UN MODELO BASADO EN AUTÓMATAS CELULARES PARA SIMULAR LA EXPANSIÓN URBANA DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ.
EXPANSIÓN URBANA DE BOGOTÁ
CIUDAD POLAR ALARGADA
1
3
CIUDAD POLARIZADA COMIENZOS DE DENSIFICACIÓN
NUEVO MODELO ORGANIZACIONAL – CIUDAD COMPACTA
CIUDAD CONCÉNTRICA COMPACTA
(ANTES DE 1945)
1910
1930
1925
1940
1920
1935
1915
1945
Siglo XVI-XIX. La ciudad fue compacta y su crecimiento concéntrico, conservó una estructura de la época colonial con tendencia a la densificación.
Se representaba con un núcleo circundante de un espacio central y a su alrededor se desarrolla las principales actividades politicas y administrativas y una parte importante de comercio.
Plano de la ciudad de Bogotá (1932).
Karl Brunner elabora un plan regulador para el trazado de varias avenidas y barrios, se incluía la necesidad de arborizar y plantea el manejo de los cerros orientales.
Bogotá (1938).
Primeros planes urbanos de Bogotá con carácter sectorial y planes viales.
Plano de Zonificación de Bogotá (1944).
La zona residencial se localizaba hacia el exterior del nuleo, ampliandose fuera del area radial.los grupos de viviendas populares se ubicaban en la parte más alejada y de forma irregular perdiendo el trazado ortognal, igual que la reducida industria.
(1945-1969)
1945
1965
1960
1955
1970
1950
La expansión del espacio urbano se empezó a presnentar por fuera del casco consolidado. Aparecen asentamientos puntuales dispersos y alejados del área urbanizada.
Se presenta una aceleracion en el crecimiento poblacional. aumentando el porcentaje anual entre 1938 y 1951 aproximadamente.
Anexo de municipios conurbados.
Bogotá D.E. (1958).
Bogotá y sus alrededores (1953).
El crecimiento no se desarrolla de manera uniforme, existiendo sectores con mayor dinámica urbana hacia el norte, y con menor dinámica los desarrollos de la zona rural de Usme.
Las vías existentes marcaron los principales ejes y tendencias urbanizadoras
Este esparcimiento fue dejando áreas libres dentro de la ciudad con posibilidades de una mejor infraestructura y calidad de servicios. Pero que seguian sin incorporarse al proceso urbano.
Plan Piloto de Bogotá (1951).
Expansión metropolitana. El decreto ley N° 3640 del 17 de diciembre de 1954.
(1970-1990)
1970
1980
1976
1974
Plano de la Ciudad de Bogotá (1970).
Hay una compactación y densificación del espacio urbano.
Diámetro corriendo paralelo a los cerros en sentido norte-sur y recargado hacia el oriente de la ciudad.
Construcción de "conjuntos cerrados" de casas,apartamentos de lujo.
Alcanza los 3'000.000 de habitantes.
Borde prolongado desde el extremo norte hasta el extremo sur y desplegado hacia el occidente.
38,4% de la ciudad se desarrolla por fuera de la normatividad urbana.
Se consolida una estructura de tres elementos básicos. Los circulos concéntricos que demuestran la forma de evaluación de la ciudad.
Las bandas que son resultados de la expansión socioespacial de Bogotá.
Plano de la ciudad de Bogotá (1976)
1972
1978
1982
1984
1986
1988
1990
Rompe su tendencia de alargamiento y se compacta.
Construcción de Centros comerciales e hipermercados
Surge tendencia de estratos altos por ubicarse en localidades alejadas del centro.
El centro de la ciudad presenta un deterioro social y físico del centro tradicional,reemplazo por nuevos subcentros,aumento de la inseguridad.
(1990-2000)
1990
1995
1993
1992
Se estipula el Acuerdo 6 de 1990.
Nuevas herramientas de planificación, viabilidad de las estructuras y niveles de zonificación, Políticas de Desarrollo Urbano y reglamentaciones urbanísticas.
El perímetro urbano del Distrito Capital es de 28.153 ha (según acuerdo)
24.579 hectareas de área desarrolladas
Construcción de "conjuntos cerrados" de casas,apartamentos de lujo.
Mutaciones en la organización socioespacial, apuntan a un nuevo modelo de estructura urbana en forma de pulpo (o tentacular)
30.110 hectareas desarrolladas, 2.769 en áreas protegidas y 3.353 en área libre no desarrollada.
Su extensión no es a través de corredores que corresponden con los ejes viales de intercomunicación interregional.
Formación de barrios ilegales por fuera del perímetro de servicios públicos efectivos.
1991
1994
1996
1997
1998
1999
2000
Al perímetro son incorporadas 8.079 ha que corresponden a desarrollos ilegales, nuevos parques metropolitanos, cementerios, clubes y cantones militares.
Perímetro urbano actual es de 36.232 ha.
Se reemplaza acuerdo 6 de 1990 por POT.
Plano de la Ciudad de Santafé de Bogotá D.C. (2000).
EXPANSIÓN URBANA DE BOGOTÁ
EXPANSIÓN URBANA ACTUAL
La Zona Occidental
La Zona Oriental
PERIFERIAS
La zona norte
La zona sur
4
2
1
PROCESAMIENTO DIGITAL DE LAS IMÁGENES SATELITALES Y LAS CLASIFICACIONES DEL USO Y LA COBERTURA DEL SUELO DE BOGOTÁ.
Se utiliza el sistema de clasificación CIAF, el propósito de este sistema es establecer criterio de jerarquización de clases correspondientes a categorías menores, de manera que estas sean congruentes con los distintos niveles de detalle de un levantamiento, particularmente aquel que se hace con destino a la planificación del uso y manejo de la tierra.
Las características más importantes de este sistema es la manera en que puede ser ejecutado mediante la interpretación de imágenes de sensores remotos de diversas fuentes y escalas; por lo cual la diferenciación de clases se basa en el analísis de los elementos como color, textura, patrón, tamaño, entre otros, que hacen posible la distinción y agrupación de cada clase sobre una imagen de satelite.

Es un algoritmo paramétrico que asume a diferencia de los anteriores una distribución estadística para las clases seleccionadas. Este clasificador es el seleccionado para este proyecto ya que usa un modelo probabilístico con una distribución gaussiana y así formular sus reglas de decisión en la categorización de los pixeles. Los parámetros necesarios para este clasificador son la media y la matriz de covarianza y estos datos se obtienen de las áreas de entrenamiento ya creadas.
Para obtener las categorías de uso de suelo se utilizó la imagen compuesta RGB 432, para la Imagen LANDSAT 1995 y RGB 421 para la imagen LANDSAT 1977 por presentar mejores características en la identificación de coberturas las cuales se mencionan a continuación: Bosque, Cultivos, Agua, Tierras eriales, Zona urbana y Pastizal.
CLASIFICACIÓN IMÁGENES LANDSAT
POSTCLASIFICACIÓN IMÁGENES LANDSAT
ESTADÍSTICAS DE PRECISIÓN 1995
ESTADÍSTICAS DE PRECISIÓN 1977
PRECISIÓN GENERAL: 85.000%
INTERVALO DE CONFIANZA (66.851% 103.149%)
ESTADÍSTICA KAPPA GENERAL: 0.793% VARIANZA KAPPA GENERAL: 0.012%
PRECISIÓN GENERAL: 90.000%
INTERVALO DE CONFIANZA (79.453% 100.547%)
ESTADÍSTICA KAPPA GENERAL: 0.873%
VARIANZA KAPPA GENERAL: 0.003%

GRÁFICO DE GANANCIAS Y PERDIDAS DE LAS COBERTURAS (%DE CAMBIO)
GRÁFICO DE CAMBIO NETO ENTRE CLASIFICACIÓN DE 1977 Y 1995
El cambio neto entre las dos fechas se analiza en el siguiente gráfico de frecuencia, en el cual se muestra el resultado de tomar las áreas de las coberturas del año 1995, adicionándole las ganancias y luego restando las pérdidas.
TRANSICIÓN DE CAMBIO DE LA COBERTURA CONSTRUCCIÓN
TRANSICIÓN DE CAMBIO DE LA COBERTURA AGUA
TRANSICIÓN DE CAMBIO DE LA COBERTURA BOSQUES
TRANSICIÓN DE CAMBIO DE LA COBERTURA CULTIVOS
TRANSICIÓN DE CAMBIO DE LA COBERTURA VEGETACIÓN HERBÁCEA O PASTOS
TRANSICIÓN DE CAMBIO DE LA COBERTURA TIERRAS ERIALES
POTENCIAL DE TRANSICIÓN DE CULTIVOS A CONSTRUCCIÓN
POTENCIAL DE TRANSICIÓN DE CULTIVOS A PASTOS
POTENCIAL DE TRANSICIÓN DE PASTOS A CULTIVOS
POTENCIAL DE TRANSICIÓN DE TIERRAS ERIALES A URBANO
POTENCIAL DE TRANSICIÓN DE PASTOS A URBANO
MATRIZ DE MARKOV
Expresa la probabilidad que tiene un píxel de cambiar o permanecer en alguna clase en el mismo periodo de tiempo.
Para conseguir un modelo más efectivo, LCM permite entrada de variables dinámicas, así como incorporar restricciones e incentivos al cambio, por ejemplo áreas de protección o reservas forestales o en el caso contrario la expansión del suelo urbano
Se compara la simulación obtenida del año 2010 con la expansión actual de Bogotá, para verificar la veracidad de la simulación.
Clasificación de la imagen LANDSAT 2010
Se observan las 7 coberturas de la zona de estudio
Al evaluar el modelo de simulación basado en Autómatas Celulares para representar el escenario de expansión urbana en Bogotá del año 2010, se evidencia que es una ciudad con rápido crecimiento y con una amplia expansión urbana desordenada. Este estudio, contribuye a la solución del problema, ya que el uso de modelos de simulación de cambio de coberturas de los suelos empleando Sistemas de Información Geográfica (SIG) y Percepción Remota, se convierten en una herramienta útil para prever los efectos del proceso de expansión, permitiendo establecer la forma urbana de la ciudad de una manera planificada, teniendo en cuenta los accidentes geográficos que limitan el crecimiento de la ciudad y diferentes variables que acrecienten su expansión, y asi poder elaborar escenarios futuros que reduzcan o controlen los impactos no deseables de la expansión urbana sobre las otras coberturas de la región.
Con la elaboración del diagnóstico general de la evolución y estado actual de las zonas de expansión urbana, se especifica que la ciudad de Bogotá, ha presentado un continuo crecimiento de la superficie urbana en el período estudiado (de 1977 al año 2010), en las zonas del borde occidental, norte y sur, donde se concentra dicha expansión y en consecuencia la mayor cantidad de cambios de coberturas del suelo. Se puede concluir a partir de la simulación realizada y la evolución de la ciudad, que el proceso de expansión seguirá con tendencia creciente hacia la región de la sabana de Bogotá.
Debido al procesamiento digital de cada imagen satelital y las clasificaciones del uso y la cobertura del suelo de acuerdo con los cambios producidos por el desarrollo y la expansión urbana de la ciudad, se logra diferenciar 6 clases de coberturas en la zona de estudio. Al comparar la clasificación obtenida de cada año con mapas reales de la zona, la exactitud de la clasificación de la imagen Landsat del año 1977, es de un 90% y la clasificación de 1995 da una exactitud del 85%, por tanto la simulación final va a tener una buena exactitud con porcentaje similar.
Después de realizada la simulación para el año 2010, se demostró la fiabilidad del modelo realizado por Land Change Modeler por medio de una comparación con la clasificación supervisada de una imagen LANDSAT de ese año. La clasificación presenta una exactitud del 94% por lo que al compararla con la simulación, comprueba y verifica la calidad de la imagen.
Como recomendación final se incentiva a generar modelos de predicción como herramienta de análisis espacial del territorio Bogotano para evaluar su expansión en años futuros y así poder analizar diferentes aspectos de la ciudad como el índice de población, zonas de amenazas y riesgos, estudios de impacto urbanistico, estudios de ordenamiento territorial entre otros.
RECOMENDACIÓN
El LCM realiza los cambios a partir de un modelo matemático desarrollado con base a los cambios observados, y una capa de datos SIG para la realización de la transición de potenciales.
PRECISIÓN GENERAL: 94.000%
INTERVALO DE CONFIANZA (79.953% 111.747%)
ESTADÍSTICA KAPPA GENERAL: 0.882%
VARIANZA KAPPA GENERAL: 0.002%
ESTADÍSTICAS DE PRECISIÓN 2010
GRACIAS!!!
Clasificador por máxima probabilidad (maximum likelihood)
El modulo Land Change Modeler prevé la cantidad de superficie que cambia de una cobertura hacia otra, y con base en la persistencia del suelo y el entorno inmediato de cada celda, las ubica, creando un nuevo mapa de coberturas. En relación a los cambios de coberturas, se muestra una gran cantidad de desplazamiento de clases naturales o seminaturales como lo son los cultivos, pastos, bosques y tierras eriales, hacia la clasificación de construcciones, representada por la zona urbana de Bogotá y los municipios encontrados en la zona de estudio; a causa de estas transiciones, en la cobertura de cultivos y parcelas se pierde el 1,75% del área, en la cobertura de vegetación herbácea el 5,56% en la clasificación bosques un 0,68% y en la clasificación de tierras eriales se observa una pérdida del 0,76% del área total de la cobertura en la zona de estudio.
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