Cellular automata modelling applied to assess the impact of unified educational centers in land use dynamics at the periphery of Sao Paulo city

Nesta tese, é discutida a possibilidade de se representar as variações sistêmicas das transições do uso e ocupação do solo, nos períodos compreendidos entre antes e após a construção dos equipamentos públicos denominados de centros educacionais unificados (CEUs). Foram elaborados modelos dinâmicos de simulação, baseados no paradigma de autômatos celulares, e aplicados na área de influência de 10 unidades deste equipamento, observando-se um raio de influência de 2 km. As unidades foram implantadas, em sua maioria, na periferia do município de São Paulo, Brasil. A pesquisa foi feita entre os anos 2000 e 2010, recorte temporal de maior implantação das estruturas, sendo que o recorte abrange as fases de projeto e apresenta avaliações das unidades implantadas. Para a parametrização das simulações de transição do uso e ocupação do solo urbano, foi utilizado o método bayesiano de pesos de evidência. Os resultados foram conclusivos sobre a relação dos centros educacionais unificados com a modificação de padrões e tendências de variação do uso e ocupação do solo no entorno das unidades estudadas. Houve um aumento de 35% nas probabilidades de transição entre as diferentes classes de uso do solo, indicando uma maior dinâmica de modificações após a construção dos centros educacionais unificados. Ainda no período posterior à implantação desta infraestrutura, foi identificada uma intensificação nas transições entre as classes de uso residencial, áreas urbanas vagas e assentamentos urbanos precários, em processos formais e informais de expansão urbana que estão diretamente relacionados com a condição inicial de uso e ocupação do entorno de cada unidade. Foi possível constatar uma explícita diferenciação espacial do processo de urbanização na área de influência de várias unidades, com a análise contínua da formação das manchas de transição das classes de uso em relação às faixas de distância aos CEUs. Nas unidades construídas em áreas com maior vulnerabilidade e precariedade das ocupações, a expansão urbana tende a ser informal e a ultrapassar os limites imobiliários formais, como no caso do CEU Paz, que concentrou o crescimento dos assentamentos urbanos precários nas áreas íngremes e mais próximas à Serra da Cantareira, em uma taxa anual 27% maior no período pós-implantação. A análise da variação da tendência de uso e ocupação entre os períodos de análise possibilitou comparar todas as unidades estudadas, demonstrando que não existe um caráter regional no padrão de modificação, mas sim uma grande heterogeneidade na organização espacial, em conformidade com os padrões da periferia de São Paulo. Por fim, foi possível observar que nem todas as classes de uso sofreram alteração na tendência entre os períodos, fato que confirma que a influência dos CEUs pode variar conforme o contexto de implantação.In this thesis, a proposal for modelling land use dynamics is conceived, comprising periods immediately before and after the implementation of the so-called unified educational centers (or centros educacionais unificados - CEUs, in Portuguese). Cellular automaton-based models were applied to assess the influence of CEUs in land use change within circular catchment areas of a two-kilometer radius surrounding them. Most of these social infrastructure equipments were implemented at the periphery of São Paulo city, Brazil. The research was carried out between 2000 and 2010, period of intensive implementation of such social equipments. This time span covers the project phases and presents evaluations of the implemented units. For discretizing continuous variables and running the simulations, we used the Bayesian weights of evidence method. The results were conclusive on the relation between the unified educational centers with changes in land use variation patterns and trends around the studied units. There was a 35% increase in the possibilities of transition among the different land use classes, indicating a greater dynamic of change after the unified educational centers construction. Also, in the period after the implementation of this infrastructure, it was identified an intensification in the transitions among the classes of formal residential use, vacant urban plots and informal urban settlements, in formal and informal processes of urban expansion that are directly related to the initial condition of use and occupation found in the surroundings of each unit. It was possible to observe an explicit spatial differentiation of the urbanization process in the catchment area of several units, by means of the continuous analysis of the land use patches formation in relation to the distance ranges to CEUs. In the units built in areas with greater vulnerability and precarious occupations, urban expansion tends to be informal and invade the formal occupation limits, as in the case of CEU Paz, which concentrated the growth of precarious urban settlements in steep areascloser to the Cantareira Ridge, at a 27% higher yearly rate in the second period, i.e. after the CEU Paz construction. The trend variation analysis between the periods made it possible to compare all the studied units, demonstrating that there is no regional character in the modification pattern, but rather a great heterogeneity in the spatial organization, in accordance with patterns found at the periphery of São Paulo. Finally, it was possible to observe that not all land use classes suffered transition trend changes between the periods, confirming that the influence of the unified educational centers may vary according to the local context