Introdução
O presente trabalho apresenta uma discussão sobre o crescimento urbano da cidade de Herval, situada no Rio Grande do Sul. Produzida afim de fomentar a discussão sobre o assunto na disciplina Oficina de Modelagem Urbana 2 do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Pelotas, em 2021/01. A disciplina teve como objetivo conhecer os princípios da modelagem urbana, a partir de experiências práticas com modelos reais, e ainda discutir como seriam crescimentos futuros para a cidade de Herval.
Modelagem urbana é o método que replica cidades existentes em meio virtual, fazendo experimentos para entender os comportamentos das cidades. Para esse estudo, foi usado o programa CityCell, que funciona através de autômatos celulares. Que se dá pelo processo de crescimento da cidade através do estado de vizinhança, crescendo a partir de células vizinhas.
A partir disso, foi selecionado o município de Herval, situada próxima a fronteira sul do Rio Grande do Sul, possuindo um território de 1.759,717km² e com população estimada em 6.814 pessoas em toda a extensão do seu território (IBGE, 2020). Porém, a cidade é de pequeno porte, e com isso se deu uma análise de para onde a cidade poderia crescer nos próximos anos, a partir de sua área urbanizada. Fazendo simulações de diferentes situações de como a cidade poderia crescer, e nesse trabalho abordam-se essas propostas.
Citycell
Saraiva (2013) propõe um programa que trabalhe com um grid bidimensional que se repete em células quadradas. O modelo permite a inclusão livre de atributos, dependendo da necessidade do operador, que podem ser urbanos, naturais ou institucionais, e para esses três atributos pode-se atribuir atração ou resistência a urbanização. Além disso, os atributos podem ser mutable ou freezing, que estabelecem, respectivamente, caráter de ser modificados e removidos ou permanecerem fixos.
É importante ressaltar que o número de atributos, chamado no programa de input, é definido por quem está coordenando o programa, e depende da necessidade. Considerando quais as importâncias de cada atributo para cada caso, ainda quais informações são passiveis de serem levantadas. Modificando o conceito de autômatos celulares clássicos, de modo que cada célula pode ser diferenciada e ainda com níveis de intensidade diferentes, representando atração ou repulsão para as células vizinhas.
Cidade do Herval
Inicialmente, se faz uma calibração do modelo adotado, para que se possa obter um resultado satisfatório para a simulação. Esse processo se dá por meio de encontrar uma lógica para o crescimento da cidade até os dias atuais no modelo. E para isso se faz necessário buscar documentos, como cartas geográficas, imagens de satélite, entre outros, que mostrem como a cidade era no passado. E assim, é possível simular um crescimento urbano para a cidade, fazendo a calibração do modelo.
O processo foi feito com base em um mapa da cidade de 1977, cedido pela Prefeitura Municipal de Herval, georreferenciado, e com uma imagem de satélite de 2019, também georreferenciada. A simulação foi feita considerando 40 interações, que como resultado dá em média o mesmo tempo transcorrido.
Para a calibração foram usados alguns inputs, escolhidos conforme a necessidade, que ao longo do processo de calibração foram trocados, até que o crescimento da cidade ficasse ajustado ao processo de crescimento real da cidade atual. Também se fez necessário o ajuste de qual nível de intensidade era necessário para cada input.
Primeiramente, se deu o processo de entender como foi o crescimento da cidade, para que então fosse possível adicionar os inputs. Assim, se dá início ao processo com os inputs: de altitude MapBiomas (2019), diferenciados por níveis, vegetação de 1985 MapBiomas (2019), nascentes de rios MapBiomas (2019), cidade de 1977, BR437, e algumas estradas secundárias, todas retiradas de imagens de satélite. Para esse primeiro ensaio, foi usado todos inputs com o mesmo peso, dando um resultado muito diferente do que aconteceu na realidade.
Figura 01: primeiro teste de calibragem, onde a cor amarela representa a cidade existente em 2019, e a cor vermelha representa a tentativa de alcançar a calibragem do modelo.
Foram feitas algumas alterações, chegando a uma simulação, mas aproximado, dando poucas diferenças do modelo para a cidade existente. Com os mesmos inputs da primeira calibração, adicionando apenas o input de declividades, e ajustando as intensidades. Para entender como esse processo estava acontecendo, foi usado o recurso do programa Fuzzy R2, onde, em uma escala de 100m, ele explica quais as aproximações entre o modelo e a cidade real. E, chegou-se a uma simulação onde quase não aparecem erros, como mostra a figura 02.
Figura 02: Fuzzy R2, onde as células rosas são erros do modelo, as verdes escuras são acertos, e os verdes intermediários são acertos parciais.
Com isso se viu a necessidade de um último ajuste até que a simulação ficasse condizente com a realidade. Para isso, foi adicionado o input matas nativas, pois, segundo o arquiteto da Prefeitura Municipal de Herval, as áreas, que estavam acontecendo os erros, haviam sido feitas de maneira irregular onde aconteceram desmatamentos no passado. E assim, chegou-se a um resultado satisfatório, como mostra a figura 03, onde diminuem, drasticamente, as células de erros do modelo.
Figura 03: Fuzzy R2, onde as células rosas são erros do modelo, as verdes escuras são acertos, e os verdes intermediários são acertos parciais.
Proposta de crescimento futuro da cidade – tendencial
Com a calibração do modelo pronta, foi possível propor um crescimento futuro para a cidade. Para isso, se fizeram necessárias algumas análises, entendendo quais os possíveis locais a serem estabelecidos novos loteamentos. Chegando-se à conclusão de que os locais mais prováveis, seria próximo a BR437, e no sentido sul da cidade, também próximo a uma rodovia. Então foi escolhida a segunda alternativa.
Foram feitas três propostas diferentes, alterando apenas as camadas para freezing ou mutable. E com essas propostas foram feitos debates os quais são apresentados a seguir, junto a apresentação das propostas.
Primeiramente, se deu a proposta com todos inputs em mutable, que considera que a cidade pode se alastrar por onde quiser, sem impedimentos. Abrindo precedentes para que a cidade se alastre a cima de leitos de rios, e permitindo o desmatamento de matas nativas.
O crescimento da cidade, nessa proposta, se dá a partir dos núcleos assumindo que a cidade tem poucas chances de se encontrar, em um crescimento em torno de 40 anos, com a nova proposta de loteamento, como aparece na Figura 04.
Figura 04: GIF do crescimento da cidade (em marrom escuro), com inputs mutable, levando em consideração a cidade de 2019 (em amarelo), as nascentes de rios (em azul), a nova proposta (em rosa) e os acessos a cidade (em laranja).
Depois, se deu uma proposta com o input de matavas nativas freezing, estabelecendo que a cidade não poderia crescer por cima das matas nativas. Com esse parâmetro, a Prefeitura Municipal de Herval precisaria estabelecer alguns meios de proteção ambiental, dizendo que a cidade não poderia crescer nesses locais, e prever atividades de preservação para esses locais.
Nessa proposta, a cidade tende a se encontrar, crescendo a partir dos núcleos, porém o núcleo existente atualmente cresce em relação a nova proposta, com grandes chances de se tornar uma única cidade em torno de 40 anos, como aparece na Figura 05.
Figura 05: GIF do crescimento da cidade (em marrom escuro), com input matas nativas (em verde) freezing, levando em consideração a cidade de 2019 (em amarelo), as nascentes de rios (em azul), a nova proposta (em rosa) e os acessos a cidade (em laranja).
A última proposta foi feita com os inputs matas nativas e nascentes de rios freezing, estabelecendo que a cidade não poderia crescer por cima das matas nativas e nem das nascentes de rios. Com esse parâmetro, a Prefeitura Municipal de Herval precisaria estabelecer alguns meios de proteção ambiental, dizendo que a cidade não poderia crescer nesses locais, e prever atividades de preservação para esses locais.
Nessa proposta, a cidade tem um crescimento similar a proposta anterior, também crescendo a partir dos núcleos e em direção ao novo núcleo proposto. Porém a cidade se alastra mais pelas bordas, desviando das nascentes de rios e das matas nativas, como mostra a figura 06.
Figura 06: GIF do crescimento da cidade (em marrom escuro), com os inputs matas nativas (em verde) e nascentes de rios (em azul) freezing, levando em consideração a cidade de 2019 (em amarelo), a nova proposta (em rosa) e os acessos a cidade (em laranja).
Considerações Finais
Com esse trabalho, podemos analisar a fragilidade das zonas urbanizadas na borda da cidade de Herval. A simulação apresentou erros nessas áreas, e se deu a necessidade de adicionar áreas de desmatamento nesses locais, para que a simulação conseguisse acertar todas as áreas urbanizadas da cidade.
As estradas apresentaram uma tendência de urbanização ao longo do processo de simulação. Por vezes, foi necessário a diminuição do peso de calibragem sobre elas, para que não puxassem a cidade para os seus extremos, de modo a mudar a configuração da cidade.
Podemos concluir também, que a cidade crescerá conforme incentivos da Prefeitura Municipal de Herval. O que se apresenta nesse trabalho como discussão é a preservação ou não de matas nativas e nascentes de rios, modificando, claramente, os desenhos das bordas da cidade a partir de cada proposta apresentada.
Referências
IBGE. http://www.ibge.gov.br. Acesso em 2021.
MAPBIOMAS. https://mapbiomas.org/. Acesso em 2021.
SARAIVA, Marcus. Simulação de crescimento urbano em espaços celulares com uma medida de acessibilidade: método e estudo de caso em cidades do sul do Rio Grande do Sul. 2013. Dissertação de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2013.