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PROYECTO Metodología para la calibración de un modelo basado en agentes para la simulación de dinámicas de crecimiento inmobiliario caso de estudio “ISASHII CDI - Arborizadora (Bogotá 2004-2013)”

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PROYECTO

Metodología para la calibración de un

modelo basado en agentes para la

simulación de dinámicas de

crecimiento inmobiliario caso de

estudio “ISASHII CDI - Arborizadora

(Bogotá 2004-2013)”

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METOLOGÍA PARA LA CALIBRACIÓN DE UN MODELO BASADO EN AGENTES PARA LA SIMULACIÓN DE DINÁMICAS DE

CRECIMIENTO INMOBILIARIO CASO DE ESTUDIO “ISASHII CDI – ARBORIZADORA (BOGOTÁ 2004-2013)”

ANDRES FELIPE GOMEZ GUTIERREZ

DANIEL ALEJANDRO CHARARI DIAZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA

BOGOTÁ D.C.

2019

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METOLOGÍA PARA LA CALIBRACIÓN DE UN MODELO BASADO EN AGENTES PARA LA SIMULACIÓN DE DINÁMICAS DE

CRECIMIENTO INMOBILIARIO CASO DE ESTUDIO “ISASHII CDI – ARBORIZADORA (BOGOTÁ 2004-2013)”

Proyecto modalidad de investigación-innovación, presentado como requisito para

optar al título de Ingenieros Catastrales y Geodesta.

Director:

Ing. Edwin Robert Pérez Carvajal

Grupo de Investigación Gestión Pública, Avalúos y Urbanismo (GIGA)

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CATASTRAL Y GEODESIA

BOGOTÁ D.C.

2019

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INDICE GENERAL

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ................................................................................................ 8

ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................. 9

1. RESUMEN ................................................................................................................... 8

2. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 9

3. ANTECEDENTES Y ESTADO DEL ARTE ........................................................................ 11

4. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ................................................................................ 13

5. OBJETIVOS ................................................................................................................ 15

5.1. Objetivo general ................................................................................................... 15

5.2. Objetivos específicos ............................................................................................ 15

6. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................... 16

6.1. Planeación y ordenamiento territorial ................................................................ 16

6.2. Modelos basados en agentes .............................................................................. 21

6.2.1. Replica histórica ............................................................................................ 22

6.2.2. Validación con expertos ................................................................................ 22

6.2.3. Validación y comparación con la literatura ................................................. 22

6.2.4. Validación de replicación de modelo ........................................................... 23

6.3. Imágenes Satelitales ............................................................................................. 23

6.3.1. Fuente de energía ......................................................................................... 24

6.3.2. Cubierta terrestre ......................................................................................... 24

6.3.3. Sistema sensor .............................................................................................. 24

6.3.4. Sistema de recepción – Comercialización .................................................... 25

6.3.5. Interprete ...................................................................................................... 25

6.3.6. Usuario final .................................................................................................. 25

6.4. NetLogo ................................................................................................................. 26

7. MARCO ESPACIAL UPZ 65 ARBORIZADORA .............................................................. 29

7.1. Ubicación .............................................................................................................. 29

7.2. Sectores catastrales ............................................................................................. 29

7.3. Vías de acceso ...................................................................................................... 30

7.4. Usos del suelo ....................................................................................................... 30

7.5. Estratificación ....................................................................................................... 30

8. METODOLOGÍA ........................................................................................................ 31

8.1. Selección zona de estudio.................................................................................... 32

8.1.1. Garcés Navas ................................................................................................ 32

8.1.2. Alámos ........................................................................................................... 32

8.1.3. Verbenal ........................................................................................................ 33

8.1.4. San Cristóbal Norte ....................................................................................... 34

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8.1.5. Arborizadora ................................................................................................. 35

8.2. Adaptación de la información suministrada ....................................................... 35

8.3. ISASHII CDI - Arborizadora (Bogotá 2004-2013) ................................................. 40

8.3.1. Modelo ISASHII .............................................................................................. 40

8.3.2. Protocolo ODD .............................................................................................. 40

8.3.2.1. Modelado y ejecución ........................................................................... 40

8.3.3. Modelo de crecimiento de dinámicas inmobiliaria (CDI) ............................ 42

9. RESULTADOS Y VALIDACIÓN ..................................................................................... 43

10. CONCLUSIONES .................................................................................................... 54

11. AGRADECIMIENTOS .............................................................................................. 54

12. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 55

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ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Marco normativo del ordenamiento territorial colombiano .................................. 17

Ilustración 2 Jerarquización de los instrumentos de planificación en Bogotá ............................. 19

Ilustración 3. Componentes de un sistema de Teledetección ..................................................... 23

Ilustración 4. curvas de reflectividad para diferentes superficies ................................................ 24

Ilustración 5 Controles de Interfaz............................................................................................... 28

Ilustración 6. Localización UPZ Arborizadora ............................................................................... 29

Ilustración 7. Estratificación socioeconómica UPZ Arborizadora ................................................. 31

Ilustración 8. Plan de trabajo ....................................................................................................... 31

Ilustración 9. Comparación espacio construido años 2002-2012 Garcés Navas .......................... 32

Ilustración 10. Comparación espacio construido años 2002-2012 Alámos ................................. 33

Ilustración 11. Comparación espacio construido años 2002-2012 Verbenal ............................... 34

Ilustración 12. Comparación espacio construido años 2002-2012 San Cristóbal Norte .............. 34

Ilustración 13. Comparación espacio construido años 2002-2012 Arborizadora ........................ 35

Ilustración 14. Bases de datos gráficas disponibles en IDECA ...................................................... 36

Ilustración 15. Respuesta por parte de la UAECD ........................................................................ 37

Ilustración 16 Muestra de base de datos alfanumérica año 2013 ............................................... 39

Ilustración 17 Insumo principal para el experimento .................................................................. 39

Ilustración 18. Flujograma funcionamiento ................................................................................. 42

Ilustración 19. Variables más influyentes en el experimento ...................................................... 43

Ilustración 20. Variables experimento exitoso ............................................................................. 44

Ilustración 21. Modelo de densificación de unidades generadas en NetLogo ............................. 45

Ilustración 22. Modelo de resultados 3D ..................................................................................... 46

Ilustración 23. Unidades generadas, legales e ilegales. ............................................................... 47

Ilustración 24. Recorte Imagen Satelital ...................................................................................... 49

Ilustración 25. Reconocimiento de construcciones año 2004 ..................................................... 50

Ilustración 26. Reconocimiento de construcciones año 2013 ..................................................... 51

Ilustración 27. Cambios presentados entre 2004 y 2013 ............................................................ 52

Ilustración 28. Comparativos cambios entre Netlogo y base de datos gráfica ............................ 53

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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Evolución poblacional en Bogotá (1538 – 2010) ............................................................ 14

Tabla 2. Botones pestaña Interfaz ............................................................................................... 28

Tabla 3. Contenido base de datos gráfica .................................................................................... 36

Tabla 4. Contenido base de datos alfanuméricos ........................................................................ 38

Tabla 5. Variables que definen la estructura del MBA ................................................................. 40

Tabla 6. Resultados pruebas realizadas sin éxito ......................................................................... 43

Tabla 7. Resultados experimento exitoso. ................................................................................... 44

Tabla 8. Imágenes satelitales zona de estudio. ............................................................................ 48

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1. RESUMEN Los Modelos Basados en Agentes (MBA) son métodos computacionales que permiten a

un investigador crear, analizar y experimentar con modelos compuestos de agentes que

interactúan con un medio para ejecutar una simulación de sistemas sociales y sistemas

espaciales teniendo en cuenta unos patrones preestablecidos, uno de los ejemplos más

claros de estos sistemas es el desarrollo urbanístico, hablaremos puntualmente del

desarrollo que se evidencia en la ciudad de Bogotá (Colombia), el cual ha traído consigo

un incremento poblacional que afecta directamente la generación de vivienda, donde

diferentes factores socioeconómicos dejan en evidencia un proceso de asentamiento

ilegal en las zonas más vulnerables de la ciudad.

En este proyecto se desarrolla, analiza y explica un MBA que permita simular el

crecimiento urbano en la UPZ 65 (Arborizadora-Bogotá), haciendo énfasis en la

gestación de vivienda legal e ilegal partiendo del año 2004 y finalizando en el 2013, los

resultados muestran los posibles cambios generados durante este periodo de tiempo,

todo en función de los criterios elegidos por el usuario.

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2. INTRODUCCIÓN Los modelos basados en agentes (MBA) han contribuido a la investigación científica y a

la innovación alrededor del mundo. Aunque esta es una herramienta bastante habitual

en las ciencias físicas y naturales desde hace mucho tiempo, se ha empezado a utilizar

recientemente en las ciencias sociales. Uno de los grandes atractivos de la simulación

basada en agentes es que permite explicar cómo emergen las estructuras sociales a

partir de las acciones individuales y/o colectivas (García-Valdecasas Medina, 2011).

Los MBA muestran un gran potencial de modelamiento y simulación que facilita el

entendimiento de algunos fenómenos complejos, dando soporte a la planificación y

compresión de impactos territoriales. (Carvalho Cantergiani, 2011).

Estas estructuras sociales, explicadas por la simulación basada en agentes, generan una

cadena de procesos territoriales, los cuales hacen parte del análisis y del estudio del

Ordenamiento Territorial (OT). Tanto el ser humano en solitario como el ser humano en

comunidad producen unos efectos –ya sean positivos o negativos- en el territorio, en

sus elementos naturales y no naturales, y en las dinámicas que allí se producen.

Por lo anterior, desde los gobiernos, pasando por las empresas, la academia y las

comunidades se han desarrollado instrumentos y herramientas que permitan una sana

relación entre el ser humano, el territorio y las dinámicas propias. Todo lo anterior en

pro de un desarrollo sustentable y productivo para el ser humano, y amable y

respetuoso con el medio ambiente.

Uno de los instrumentos básicos para generar un adecuado OT en cualquier parte del

mundo es la legislación. En el caso colombiano, la normatividad colombiana tiene como

base para el Ordenamiento y la Planificación Territorial a la Ley 388 de 1997, la cual

define en su artículo 5 define el OT como un “conjunto de acciones político-

administrativas y de planificación física concertadas, emprendidas por los municipios o

distritos y áreas metropolitanas, en ejercicio de la función pública que les compete,

dentro de los límites fijados por la Constitución y las leyes, en orden a disponer de

instrumentos eficientes para orientar el desarrollo del territorio bajo su jurisdicción y

regular la utilización, transformación y ocupación del espacio, de acuerdo con las

estrategias de desarrollo socioeconómico, armonía con el medio ambiente, las

tradiciones históricas y culturales”. En otras palabras, el OT busca un equilibrio social

entre el territorio y la utilización que le dan sus habitantes.

Hay que resaltar que preexistente al OT, todo comienza desde la necesidad humana de

obtener una porción de tierra en la cual se pueda generar vivienda u obtener un

usufructo del mismo. Lo anterior sumado a las tranzas de bienes inmuebles, es lo que

llamamos hoy día Mercado Inmobiliario (MI), el cual tiene variables implícitas como,

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arriendo de unidades, mejoras de edificaciones, entre otras, sin embargo, se hace

salvedad de que el estudio fue enfocado en la adquisición de nuevas edificaciones.

Esta nueva densidad de espacio genera un impacto que la expansión urbana ejerce sobre

su población, donde resulta esencial la utilización de técnicas de simulación que

permitan elaborar escenarios sobre la evolución de estos sistemas y así planificar de una

forma racional y sostenible los futuros desarrollos urbanos (Carvalho Cantergiani, 2011).

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3. ANTECEDENTES Y ESTADO DEL ARTE

Anteriormente hemos precisado que los MBA se utilizan para realizar diferentes

simulaciones dentro de las ciencias sociales, como es el caso desarrollado en este

proyecto hay una afinidad directa con los temas de Catastro, Planeación y

Ordenamiento Territorial, en ilación con los MBA, no obstante, no han sido muchos los

estudios enfocados en dichos temas y que puedan unificar dichas ramas.

A continuación, metódicamente consideraremos un arquetipo que nos ayude a

entender el alcance que tienen estos temas aplicados en los MBA, uno de estos se realizó

en la ciudad de Madrid (España), en la Universidad de Alcalá, en el cual se expone como

los MBA son llevados y aplicados en el desarrollo urbanístico , donde esclarecen cómo

están estructurados los modelos (Agentes, Medio y Comportamiento) y cómo estos

interactúan entre sí, teniendo en cuenta factores que ayudan a una simulación más real,

además se explica detalladamente los tipos de escenarios utilizados en la simulación, los

cuales van de acuerdo con la finalidad del modelo, entre ellos se encuentran escenarios

predictivos, exploratorios y normativos.

El primer grupo (Escenarios predictivos), el cual es base para el modelo trabajado en

este proyecto y representa los posibles escenarios en un plazo de tiempo generalmente

corto. En el segundo grupo (Escenarios exploratorios), muestran evoluciones posibles

de crecimiento, y contestan la pregunta ¿Qué puede pasar sí? en el caso de que se elija

un planteamiento en base a una teoría o hipótesis (Carvalho Cantergiani, 2011).

Complementando, encontramos el tercer grupo (Escenarios normativos), los cuales

optimizan los escenarios según metas deseables, donde su enfoque está principalmente

en el planteamiento de las transformaciones necesarias para alcanzar un estado

determinado, donde también se mencionan diferentes modelos creados con el fin de

estudiar el comportamiento urbano, entre ellos se encuentran, el trabajo realizado por

el grupo de investigación CASA (Centre for advanced spatial analysis) University College

London, el cual simula la evacuación de peatones en la estación metro King’s Cross St.

Pancras, a partir de movimientos y comportamientos individuales que se convierten en

movimientos agregados en caso de emergencia. A escala regional se encuentra el

modelo HILIFE (house Interactions through LIFE Cycle Stages) cuyo objetivo principal es

modelar la demanda residencial en la región policéntrica de East Anglia-Reino Unido,

simulando patrones urbanos de usos del suelo en una escala regional (Carvalho

Cantergiani, 2011)

Siguiendo esta línea, el modelo OBEUS (object-Based Environment for urban simulation)

fue diseñado específicamente para la representación de fenómenos urbanos que puede

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servir para simulaciones urbanas orientadas a objetos; El modelo SLUDGE (Simulated

Land Use Dependent on Edge Effect Externalities), desarrollado en la plataforma RePast,

Diseñado para el estudio de la influencia articulada de externalidades y costes de

transporte en función de la distancia en los patrones de usos del suelo, todo en función

de analizar sistemas sociales que afectan directamente el uso del suelo.

Dentro de los estudios realizados por el departamento de Geología de la universidad de

Alcalá (España), existe un modelo basado en agentes enfocado en el crecimiento urbano

del corredor de Henares (Comunidad de Madrid), donde predominan agentes

involucrados en el desarrollo urbanístico, los cuales exploran el fenómeno de

crecimiento urbano a escala subregional para entender esta dinámica. Resumiendo,

este modelo integrado consta de tres submodelos, ejecutándose de forma casi

simultánea, en el que el producto de la acción de los planificadores urbanos –las áreas

urbanizables– alimenta o limita la actuación de los promotores inmobiliarios, que a su

vez construyen nuevas residencias que se ofertarán a la población. En un movimiento

dinámico y continuo, el modelo simula paso a paso el crecimiento urbano del Corredor

del Henares, cumpliendo el objetivo inicial propuesto en la construcción del MBA.

(Cantergiani & Gómez Delgado, 2016).

Así mismo dentro de las problemáticas del uso del suelo y la expansión urbana que se

encuentra en constante cambio, el artículo de Simulaciones Urbanas (Expansión urbana, la

congestión y la segregación), radica su estudio en Toronto (Canadá) en el cambio del uso del

suelo urbano entre 1985 y 2005, la heterogeneidad de este territorio y lo difícil de ubicar

puntualmente los problemas del espacio y que por ende no es posible generalizar su naturaleza,

por ende se propuso un modelo basado en agentes, usando como agentes del estudio agentes,

promotores y el gobierno, acoplando lo anterior con sistemas de información geográfica con

una base experimental que les permitiera a través del ensayo y error encontrar los patrones y

las dinámicas de interacción entre estos 3 agentes enfocado en las problemáticas no

heterogéneas y poder retroalimentar una solución definitiva, dejando así un piloto en las

dinámicas territoriales con base en un MBA, concluyendo que el fenómeno de expansión

urbana según el modelo ejecutado concuerda con un aproximado del 90% de áreas

desarrolladas y no desarrollada. (Ma, Mao, & Zhou).

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4. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

La vivienda es hoy y ha sido desde los inicios de la humanidad una construcción natural

o artificial de enorme relevancia para la vida y la subsistencia de los seres vivos y base

para el desarrollo de grandes metrópolis.

El territorio metropolitano ha venido experimentando un crecimiento físico y

demográfico desde comienzos de la década de 1950 debido a su exponencial

crecimiento, Bogotá no ha obedecido a un patrón planificado en términos históricos.

(Preciado Beltran, 2019).

Por tanto presenta una configuración territorial desequilibrada y una expansión

irracional que empezó en el siglo XVI, siendo un proceso lento y poco dinámico

manteniéndose casi estático con el paso de los siglos, pero con un salto potencial debido

a temas migratorios presentes en el siglo XX (Véase en la siguiente tabla), crecimiento

que también modifico el área física en la búsqueda de nuevos territorios de

asentamiento, donde esta expansión y población no regulada, dio como resultado un

comportamiento inverso en el espacio disponible por habitante, sumado a esto la

restricción de espacio y los bajo ingresos de la población (En su gran mayoría), dieron

como resultado que la población “Estrato bajo-medio” se acentuará en las periferias de

la ciudad, tomando posesión de tierras sin títulos o muchas veces en terrenos con

condiciones físicas deficientes para este uso urbano.

Esta radicación por parte de la población obligo al gobierno y sus mismos habitantes a

mejorar las condiciones de sus hogares y alrededores, con el paso de los años se

consolidaron sistemas de barrios por todo el territorio Bogotano, sin embrago,

conociendo las dinámicas que se han establecido con el paso de los años en temas de

distribución poblacional aún no se tiene un método preciso que permita simular a corto,

medio o largo plazo estas dinámicas de expansión, por esta razón el objetivo de esta

investigación se centra en la búsqueda de un modelo a través del software NetLogo, que

permita replicar estas dinámicas en una pequeña escala con un mayor precisión.

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AÑO TASA ANUAL POBLACION

1538 100

1580 5,87% 1100

1666 1,17% 3000

1772 1,59% 16233

1793 0,42% 17725

1801 2,35% 21394

1843 1,49% 40086

1870 0,07% 40883

1881 6,56% 84123

1884 4,32% 95761

1905 0,39% 100000

1912 2,75% 121275

1918 2,86% 143994

1928 4,92% 235421

1938 3,39% 330312

1951 5,94% 715250

1964 6,65% 1697311

1973 5,83% 2868123

1985 3,32% 4273461

1993 3,12% 5484224

1996 1.45% 5859861

1999 2.12% 6332702

2000 2,26% 6422198

2010 2,30% 8086532

Tabla 1. Evolución poblacional en Bogotá (1538 – 2010) Fuente: DANE, Censo de población hasta 1985. Población DAPD

Para esto como punto de partida, será usada una UPZ, en la cual se evidencie cambios

significativos con el paso de los años en su desarrollo urbano para darnos una restricción

a pequeña escala y lograr mejor precisión en los resultados, buscando resolver

preguntas tales como

➢ ¿Se puede realizar dicha simulación con gran precisión?

➢ ¿Los resultados de la simulación se presentan en realidad?

➢ ¿Se podrá tener en cuenta este modelo para lograr replicar otros escenarios?

Esto además con el fin de mostrar los alcances de la herramienta NetLogo en procesos

de simulación, aplicadas a fines de planeación y ordenamiento territorial que nosotros

como futuros ingenieros catastrales y geodestas debemos conocer, aplicar y solucionar.

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5. OBJETIVOS

5.1. Objetivo general Establecer una metodología de calibración de modelos basados en agentes para

la simulación de dinámicas de construcción y crecimiento inmobiliario urbano

apoyados en análisis y procesamiento de información geo-espacial. Caso de

estudio modelo ISASHII UPZ Arborizadora. Bogotá.

5.2. Objetivos específicos

• Obtener un modelo basado en agentes que permita replicar el desarrollo

urbanístico dentro de la UPZ 65 Arborizadora.

• Establecer la mejor configuración de entrada para la réplica de los

cambios presentados en la dinámica inmobiliaria en el intervalo de

tiempo propuesto.

• Entender las dinámicas inmobiliarias en la ciudad de Bogotá y como esta

es necesaria, para entender el ordenamiento territorial de la ciudad.

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6. MARCO TEÓRICO

Para el presente documento, se tendrán como conceptos claves los siguientes:

6.1. Planeación y ordenamiento territorial

El ordenamiento y la planificación del territorio son dos temas fundamentales en la

actualidad dados los diversos procesos sociales y demográficos recientes, los cuales han

incidido en la transformación del territorio y de sus elementos. El acelerado crecimiento

de la población y la disminución y deterioro del territorio y del medio ambiente han

presionado y limitado al mundo entero, dándosele posteriormente una notable

importancia al estudio y aplicación del Ordenamiento y la Planificación Territorial.

Por lo anterior, tanto los gobiernos desde sus diferentes niveles territoriales como los

demás actores que interactúan en una porción u área específica de territorio (ya sea la

comunidad, el sector privado, la academia, los diferentes movimientos y asociaciones)

tienen una serie de derechos y obligaciones frente al adecuado ordenamiento y

planificación del mismo. Además, a partir de una armonioso OT se alcanzan metas y

objetivos claves como lo es el poder tener una mejor calidad de vida de los habitantes.

Para poder llevar a cabo un OT apropiado se ha hecho uso de una serie de herramientas

e instrumentos orientados a la consecución de objetivos sociales, económicos y

ambientales mediante un modelo de desarrollo territorial armónico y acorde a las

fortalezas, oportunidades, atributos, limitaciones y debilidades de los territorios. Dichas

herramientas son interdisciplinares y transversales a diversas áreas del conocimiento,

facilitando el diseño, desarrollo, aplicación, evaluación y control de metodologías que

apuntan a la eliminación o disminución de problemas desde varios frentes. Por ejemplo,

desde el área legal esta la normatividad, la cual es un soporte para el desarrollo e

implementación de herramientas más técnicas, científicas y especializadas como lo son

las resultantes de la ingeniería, la economía y el urbanismo.

En Colombia, así como en otros países latinoamericanos, el ordenamiento y la

planificación del territorio se basan en un marco normativo que ha ido modificándose

constantemente. Esta base normativa está ligada al sistema jurídico escalonado o

Pirámide de Kelsen, la cual es jerarquizada y funciona como sistema o como conjunto

de normas que están relacionadas estrechamente entre sí. En Colombia la pirámide a la

que responde el OT es la siguiente:

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Ilustración 1. Marco normativo del ordenamiento territorial colombiano

Fuente: Elaboración propia con base en información jurídica

Por un lado, la Constitución Política de Colombia es la Carta Magna que contiene y

justifica las normas e instrumentos legales que de ella se dan. Dicha Constitución está

basada en la idea de que todos los ciudadanos tienen una serie de derechos, deberes e

instrumentos para hacer valer y respetar estos conceptos. Dentro de aquellos deberes

asociados al OT están los relacionados con el uso y disfrute del espacio público y de

ambientes sanos, la adecuada prestación de servicios públicos y la reglamentación de

los usos del suelo.

Luego de la Constitución Política está la Ley 388 de 1997. Esta ley define al

Ordenamiento Territorial como el conjunto de objetivos, directrices, políticas,

estrategias, metas, programas, actuaciones y normas adoptadas para orientar y

administrar el desarrollo físico del territorio y la utilización del suelo, donde también

complementa la planificación económica y social con respecto a la dimensión territorial.

Todo ello para racionalizar las intervenciones sobre el territorio y para orientar el debido

desarrollo y aprovechamiento sostenible.

Esta ley también establece los instrumentos que las entidades territoriales pueden y

deben desarrollar para generar un ordenamiento territorial armónico. Para ello deben

tenerse en cuenta el equilibrio entre la productividad económica, el respeto y la

conservación del medio ambiente y el desarrollo sustentable. Es así como el

ordenamiento territorial se basa en los principios de la función social y ecológica de la

propiedad, la prevalencia del interés general sobre el particular, y la distribución

equitativa de cargas y beneficios (Ley 388 de 1997, 1997).

A partir de estos instrumentos se define una línea de acción que tiene como fin principal

la mejora en la calidad de vida de la población. Mediante la incorporación de estrategias

Constitución Política de Colombia, 1991.

Ley 388 de 1997.

Resoluciones legislativas.

Decretos Supremos.

Resoluciones Supremas.

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y elementos que se pueden espacializar (como lo son la infraestructura, el

equipamiento, las vías, el espacio público, los macro proyectos, entre otros) se puede

mejorar las condiciones ambientales, sociales y económicas de una población.

Como se expone en el Artículo 5 de la Ley 388 de 1997: “El ordenamiento del territorio

municipal y distrital comprende un conjunto de acciones político-administrativas y de

planificación física concertadas, emprendidas por los municipios o distritos y áreas

metropolitanas, en ejercicio de la función pública que les compete, dentro de los límites

fijados por la Constitución y las leyes, en orden a disponer de instrumentos eficientes

para orientar el desarrollo del territorio bajo su jurisdicción y regular la utilización,

transformación y ocupación del espacio, de acuerdo con las estrategias de desarrollo

socioeconómico y en armonía con el medio ambiente y las tradiciones históricas y

culturales” (Artículos 24 y 25 de la Ley 388 de 1997, 1997).

Uno de estos instrumentos eficientes de planificación es el Plan de Ordenamiento

Territorial (POT), ya sea como un Esquema (EOT), como un Plan Básico (PBOT) o como

un Plan de Ordenamiento Territorial1. Los Planes de Ordenamiento Territorial están

definidos en la ley madre del OT como aquellos instrumentos que todo municipio debe

tener para guiar el proceso de ordenamiento territorial a corto, mediano y largo plazo.

En Bogotá, el Plan de Ordenamiento territorial está definido por el Decreto 190 de 2004,

el cual especifica las normas principales para el correcto ordenamiento en la ciudad.

Como lo indica la Cámara de Comercio de Bogotá: “El Distrito Capital adoptó su primer

POT mediante el Decreto Distrital 619 de 2000 y fue revisado por primera vez mediante

el Decreto Distrital 469 de 2003. Posteriormente, el alcalde mayor adoptó el Decreto

Distrital 190 de 2004 y en él se compilaron las normas contenidas en los dos decretos

anteriores. El Decreto Distrital 190 de 2004 es el POT que actualmente rige para Bogotá,

conjuntamente con los decretos que se han producido en desarrollo de su

reglamentación” (Cámara de Comercio de Bogotá, 2018). Actualmente, la Secretaria

Distrital de Planeación se encuentra en la Revisión General del POT.

Este POT es importante para el OT puesto que en este se fija la visión, las políticas, los

objetivos y las estrategias de Bogotá mediante el uso de elementos y estructuras

territoriales. De manera general, este POT pretende a largo plazo construir una ciudad

– región que este a la par de ciudades a nivel mundial. Es así como el trabajo constante

con los municipios vecinos se convierte en un paso a fortalecer a lo largo de los años, lo

cual desencadena una labor orientada al control de los procesos de expansión urbana,

la desconcentración urbana y el desarrollo sostenible del territorio rural (Alcaldia Mayor

de Bogotá, 2004).

1 El artículo 9 de la Ley 388 de 1997 explica la diferencia existente entre un EOT, un PBOT y un POT. Todo radica en la cantidad de poblacion que tenga el municipio, siendo los EOT los instrumentos a desarrollar en municipios con menos de treinta mil (30000) habitantes, los PBOT para territorios con una poblacion desde los treinta mil (30000) hasta los noventa y nueve mil (99000) personas, y un POT para municipios con mas de cien mil (100000) habitantes.

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Para llevar a cabo estos temas, el POT hace uso de otros instrumentos de planificación

complementarios. Estos instrumentos son llamados instrumentos estructurantes y

tienen un nivel de jerarquía. Estas herramientas son:

Ilustración 2 Jerarquización de los instrumentos de planificación en Bogotá Fuente: Elaboración propia con base en el Decreto 469 de 2003

Puesto que el presente documento tiene como objeto de estudio a la UPZ 65, es

importante comprender el papel de las Unidades de Planificación Zonal dentro del OT.

Según el Artículo 49 del Decreto que versa sobre el POT vigente, una UPZ “(…) tiene

como propósito definir y precisar el planeamiento del suelo urbano, respondiendo a la

dinámica productiva de la ciudad y a su inserción en el contexto regional, involucrando

a los actores sociales en la definición de aspectos de ordenamiento y control normativo

a escala zonal” (Alcaldia Mayor de Bogotá, 2004).

Es decir, las UPZ son áreas intermedias entre los barrios y las localidades, facilitando

planificar el desarrollo urbano de una manera más específica y participativa. Al ver el

tamaño de Bogotá, resulta útil considerar el papel de la UPZ como instrumento de

planificación que desea precisar y complementar la norma urbana en mayor detalle. Por

ello, la capital colombiana decidió tener 99 UPZ con características similares.

Instrumentos Estructurantes de

Primer NivelPlanes Maestros

Instrumentos de Segundo Nivel

Planes Zonales

Planes de Ordenamiento Zonal

Unidades de Planeamiento Zonal

Planes Parciales

Planes de Reordenamiento

Instrumentos de Tercer Nivel

Planes de Implantacion

Planes de Regularizacion y Manejo de usos

dotacionales

Planes de Recuperacion Morfologica

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En términos físicos, cada localidad tiene dos (2) o más UPZ, y cada UPZ tiene varios

barrios (Cámara de Comercio de Bogotá, s.f.). Estas unidades responden a la dinámica

productiva de la ciudad y a su inserción en el contexto regional, promovidas como

unidades de análisis, de planeamiento y de gestión.

Administrativamente, las UPZ ayudan a generar una mayor inversión por parte de los

gobiernos en obras priorizadas por la comunidad. Además, con las fichas normativas de

cada UPZ también se puede tener una base más clara para futuros estudios territoriales

de Bogotá, alimentando a otros instrumentos normativos y técnicos en una adecuada

toma de decisiones. Por ejemplo, la UPZ 65 se clasifica como residencial consolidada con

un incremento fuerte en los últimos años frente a las unidades y a las áreas construidas

(Alcaldia Mayor de Bogotá, 2013). Este aumento debe ser percibido en el OT como una

llamada de atención a corto, mediano y largo plazo sobre las oportunidades y problemas

que podrían desencadenarse con este cambio en el territorio. Es aquí donde

herramientas como el Modelo basado en agentes se consolida como un elemento útil a

la hora de proponer y tomar decisiones acertadas en este tipo de territorios y

panoramas.

Siguiendo con la Pirámide de Kelsen a nivel nacional, las Resoluciones Legislativas son

emitidas por el Congreso o por el cuerpo legislativo municipal. Después están los

Decretos Supremos o Decretos Únicos Reglamentarios. Un ejemplo es el Decreto 1077

de 2015 o Decreto Único Reglamentario del Sector Vivienda, Ciudad y Territorio. Dicho

decreto versa sobre los componentes del POT (general, urbano y rural) y sobre asuntos

relacionados con la vigencia del POT, de sus contenidos, sus componentes y los

programas de ejecución. De igual manera, se hace una descripción de los diversos

documentos que debe poseer un POT para su debida aprobación y adopción después

del proceso de concertación con la Corporación Autónoma Regional Ambiental

correspondiente. Por último, este decreto es importante también puesto que habla de

temas como la vivienda de interés social (VIS) y otros instrumentos relacionados con

este elemento.

Para finalizar, las Resoluciones Supremas son emitidas por los Ministerios y son mucho

más específicas. Pueden resolver asuntos administrativos e institucionales.

Como conclusión, el OT en Colombia ha tenido un avance significativo frente a la

consolidación de diversos instrumentos que están en pro de un desarrollo del territorio

armónico, adecuado y eficaz. La sinergia entre la normatividad, la ciencia y la tecnología

demuestran que el OT debe ser visto y analizado desde diversos frentes, llegando a una

mejor toma de decisiones sobre temas en el que la comunidad, el gobierno y las

universidades son agentes de cambio y responsables de lo que sucede en el territorio.

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6.2. Modelos basados en agentes Los Modelos Basados en Agentes (MBA) según Nigel Gilbert, de la Universidad de Surrey,

en el Reino Unido, son un nuevo método analítico para las ciencias sociales, los cuales

recientemente son muy populares para modelar situaciones de carácter social, ya que

permiten realizar un modelado donde las entidades interactúan entre sí, todo esto

mediante métodos computacionales que permitan recrear una representación social de

realidad (Gilbert, 2008).

Los MBA suelen confundirse con los Autómatas Celulares (AC) que son modelos

matemáticos de sistemas dinámicos que evolucionan en pasos discretos y aunque hay

una gran similitud entre ellos sus estructuras son totalmente diferentes, ya que los MBA

tienen un diseño más simple y ventajas en la implementación como modelos

computables en simulación, por lo tanto se presenta una coalición con las ciencia de la

información y específicamente con la investigación de inteligencia artificial (Gilbert,

2008),

La ciencia social computacional se basa en la idea de construir modelos y luego usarlos

para comprender el mundo social (Sawyer, 2004).es por esto que en los MBA suelen

utilizarse experimentos los cuales consisten en aplicar un tratamiento a un sistema

aislado y observar que sucede, estos permiten realizar un análisis más detallado del

comportamiento del modelo en diferentes situaciones dependiendo de las

configuraciones de entrada. Si se quiere entender un poco el desarrollo de un MBA, hay

que también entender que está conformado por agentes, los cuales son programas

informáticos separados que se utilizan para representar a actores sociales, están

programados para reaccionar al entorno computacional en el que están ubicados, lo cual

es una característica crucial de estos, es decir pueden interactuar entre ellos, la

posibilidad de modifica dichas interacciones es la principal forma en que el modelado

basado en agentes difiere de otro tipo de modelos computacionales (Gilbert, 2008).

Ahora bien, para la construcción de un MBA, existen diversos métodos específicos. El

proceso aquí usado se llama verificación, en el cual se desarrolla el problema buscando

su funcionalidad; uno de los desafíos principales es llegar a una máxima precisión para

calibrar el modelo, intentando resolver interrogantes como ¿Son convincentes los

resultados?¿Diseñamos y construimos lo que realmente responder al problema? y para

resolverlos es necesario hacer una validación donde se precise si el modelo está bien

calibrado o realmente representa la solución al problema del cual surgió (Van Dam,

Nikolic, & Lukszo, 2013), para ello existen varios métodos, así como:

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6.2.1. Replica histórica

Consiste en replicar un escenario a través de experimentos computacionales para

encontrar la ruta desde algún punto en el pasado hasta el estado del mundo actual a

través del espacio de parámetros observado del sistema (Van Dam, Nikolic, & Lukszo,

2013)

Existen algunos desafíos y obstáculos al proponer replicaciones históricas en un modelo.

En primer lugar, es posible que no sepamos el estado de los agentes en el pasado o las

interacciones que pueden haber influido en esos estados o que hayan provocado

adaptaciones en el comportamiento del agente. Estos datos pueden ser simplemente

desconocidos, ya que nadie pensó que sería necesario recopilarlos (Van Dam, Nikolic, &

Lukszo, 2013).

Otros de los problemas que se pueden presentar en este tipo de validaciones, son las

situaciones no controladas, en otras palabras, hechos que ocurren de un momento a

otro, que causan un cambio en el escenario inicialmente planteado, sin embargo,

coincidencias entre los escenarios y los resultados experimentales, no son garantía de

haber explicado correctamente lo sucedido, simplemente muestra, una percepción de

cómo pudo haberse efectuado.

6.2.2. Validación con expertos

Este enfoque es el más utilizado, puesto que los expertos son los encargados de discutir

y analizar el comportamiento de los agentes, sus patrones y la aplicación del modelo

para los propósitos para el que fue diseñado, generalmente se incluyen entrevistas

estructuradas donde se analizan los supuestos, mecanismos y resultados del modelo.

(Van Dam, Nikolic, & Lukszo, 2013).

Sin embargo, este enfoque no está exento de problemas, dado que los expertos pueden

tener un concepto teórico diferente al del modelo y que este no explique de una manera

idónea acorde a sus ideales, además muchas veces los expertos realizan suposiciones de

cómo es el funcionamiento del modelo sin ahondar en el tema y sucede con mayor

frecuencia cuando se encuentran con una estructura más compleja, en conclusión la

validación hecha por expertos es confiable siempre y cuando ellos comprendan el

modelo en su totalidad, dado que cuentan con la experiencia y trayectoria indicada para

encaminar la investigación de una manera acertada (Van Dam, Nikolic, & Lukszo, 2013)

6.2.3. Validación y comparación con la literatura

Se puede obtener una validación adicional realizando un estudio literario sobre modelos

ya existentes que hayan obtenido conclusiones o resultados similares, debido a que

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cuando un modelo se presenta soportado por una investigación teórica o estudios de

casos publicados, presenta un mayor grado de validez, por otra parte, este enfoque no

pretende replicar resultados, al contrario, busca evaluar desde un formato más general.

(Van Dam, Nikolic, & Lukszo, 2013)

6.2.4. Validación de replicación de modelo

Finalmente, una forma de validación de modelos más sólida, aunque laboriosa, es la

replicación, donde se debe instaurar un segundo MBA, con una descomposición de

sistema diferente o un modelamiento que use una técnica dispar y en situaciones

ideales, un equipo de investigación diferente, construirá estos modelos para eliminar

cualquier sesgo. (Van Dam, Nikolic, & Lukszo, 2013).

6.3. Imágenes Satelitales Sabemos que las imágenes satelitales son insumo fundamental en varios procesos

catastrales, por lo tanto es necesario explicar y entender cuál es el proceso para obtener

una imagen palpable para su debido uso, en primer lugar hay que hablar de la

percepción remota o teledetección que según Emiliano Chuvieco la define como:

“Aquella técnica que permite adquirir imágenes de la superficie terrestre desde

sensores aéreos o espaciales, y se está asumiendo que entre el suelo y el sensor existe

una interacción energética, ya sea por reflexión de la energía solar o de un haz

energético artificial”Fuente especificada no válida. todo esto comprendido por los

siguientes elementos (Ilustración 3).

Ilustración 3. Componentes de un sistema de Teledetección Fuente: (Chuvieco, 1995)

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6.3.1. Fuente de energía

En el caso puntual de las imágenes satelitales la mayor fuente de energía es el sol y esta

será detectada por el sensor, el sol ilumina la superficie terrestre y refleja esa energía

en función del tipo de cubierta presente sobre ella, ese flujo es recogido por el sensor y

lo transmite posteriormente a las estaciones receptoras, el flujo energético entre la

cubierta terrestre y el sensor constituye una forma de radiación electro-magnética, esta

se transfiere de un lugar a otro por 3 procesos: convección, conducción y radiación, de

ellos el último de estos es el que constituye la base de los sistemas de teledetección

(Chuvieco, 1995).

6.3.2. Cubierta terrestre

La superficie terrestre, es decir el suelo, el cual recibe la energía y la refleja de acuerdo

a las características físicas de cada elemento, como cada superficie es diferentes esta va

a tener una respuesta para cada superficie dentro del sensor, a partir de medidas de

laboratorio se han obtenido unas curvas de reflectividad espectral (ilustración 4) para

las principales cubiertas terrestres (Chuvieco, 1995), dependiendo la longitud de onda

en la que se encuentren.

Ilustración 4. curvas de reflectividad para diferentes superficies Fuente: (Chuvieco, 1995)

6.3.3. Sistema sensor

El cual está compuesto por el sensor y la plataforma que lo contiene y es el encargado

de captar la energía. Los sensores se pueden clasificar en sensores pasivos, los cuales

son los que se limitan a recibir la energía proveniente de un foco exterior a ellos, que

en este caso sería la energía electro-magnética que proviene del sol, y los sensores

activos, los cuales son capaces de emitir su propio haz de energía. (Chuvieco, 1995).

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Estos sensores cuentan con las siguientes características que hay que tener en cuenta

a la hora de adquirir imágenes satelitales.

I. Resolución espacial: este concepto designa al objeto más pequeño que puede

ser distinguido sobre una imagen. Se mide en unidades de longitud, y depende

de la longitud focal de la cámara y de su altura sobre la superficie. En cualquier

caso, conviene considerar que la resolución espacial de un sensor depende de

varios factores, como lo son la altura orbital, velocidad de exploración, numero

de detectores, altura de la plataforma y longitud de onda, de igual manera la

resolución espacial marca un papel importante en la interpretación de las

imágenes porque depende del detalle que la imagen ofrece. (Chuvieco, 1995).

II. Resolución espectral: indica el número y anchura de las bandas espectrales que

puede discriminar el sensor. es decir, la capacidad de registrar simultáneamente

el comportamiento de los objetos en distintas bandas del espectro

electromagnético. En este sentido un sensor será tanto más idóneo cuanto

mayor número de bandas proporciones, ya que facilita la caracterización

espectral de las distintas cubiertas. (Chuvieco, 1995).

III. Resolución radiométrica: Hace mención a la sensibilidad del sensor, es decir su

capacidad para detectar variaciones de radiancia espectral, al igual que en los

otros tipos de resolución, cuanto mayor sea la precisión radiométrica, se podrá

interpretar la imagen. (Chuvieco, 1995).

IV. Resolución temporal: Este concepto corresponde a la frecuencia de cobertura

que proporciona el sensor. Es decir, tiene que ver con la periodicidad con la que

el sensor adquiere imágenes del mismo lugar de la superficie terrestre, este está

dado por las características orbitales de la plataforma (altura, velocidad,

inclinación), así como el ángulo de observación y de abertura. (Chuvieco, 1995).

6.3.4. Sistema de recepción – Comercialización

En donde se recibe la información que viene desde la plataforma y se procesa para un

destino final. Dentro de este, se encuentra el procesamiento que se realiza inicialmente

para corregir errores que provienen de la atmosfera para la toma de imágenes,

mediante algoritmos que ya están preestablecidos

6.3.5. Interprete

Que es el encargado de convertir los datos en información temática de interés. Dentro

de este se tienen en cuenta los procesos de interpretación que cada imagen necesite, y

de acuerdo a la información que se requiera de cada una, y de igual manera tener en

cuenta que cada porción del terreno representada en una imagen cuenta con

características pictórico-morfológicas, como textura, forma, tamaño, tono.

6.3.6. Usuario final

Es el encargado de analizar la información temática y su posterior utilización.

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6.4. NetLogo

NetLogo es un entorno de modelado programable para simular fenómenos naturales y

sociales, creado por Uri Wilensky en 1999, este programa es particularmente adecuado

para modelar sistemas complejos que se desarrollan en un tiempo específico, es un

sistema multiagente que puede dar instrucciones a cientos o miles de agentes, todos

operando de manera independiente, esto permite un estudio detallado del

comportamiento de cada uno de los agentes y su interacción, ya que permite de una

manera didáctica, por así decirlo, explorar el comportamiento en condiciones diversas.

(Wilensky, 1999)

La plataforma de NetLogo cuenta con las siguientes características

Sistema:

➢ Libre, de código abierto.

➢ Multiplataforma: se ejecuta en Mac, Windows, Linux, etc.

➢ Soporte de conjunto de caracteres internacionales

Programación:

➢ Totalmente programable

➢ Sintaxis accesible

➢ Los agentes móviles (tortugas) se mueven sobre una cuadrícula de agentes

estacionarios (parches)

➢ Los agentes de enlace conectan las tortugas para crear redes, gráficos y

agregados

➢ Amplio vocabulario de las primitivas del lenguaje incorporado.

➢ Los proyectos corren en diferentes plataformas.

Ambiente:

➢ Centro de comando para la interacción sobre la marcha

➢ Generador de interfaces con botones, controles deslizantes, interruptores,

selectores, monitores, cuadros de texto, notas, área de salida

➢ Ficha de información para anotar su modelo con texto e imágenes con formato

➢ HubNet: simulaciones participativas utilizando dispositivos en red.

➢ Monitores de agentes de inspección y control de agentes.

➢ Funciones de exportación e importación (exportar datos, guardar y restaurar el

estado del modelo, hacer una película)

➢ BehaviorSpace, una herramienta de código abierto que se utiliza para recopilar

datos de varias ejecuciones paralelas de un modelo

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➢ NetLogo 3D para modelar mundos 3D

➢ El modo headless permite hacer ejecuciones por lotes desde la línea de

comandos

Monitor y visualización:

➢ Líneas, barras y diagramas de dispersión.

➢ El control deslizante de velocidad le permite avanzar rápidamente en su modelo

o verlo en cámara lenta

➢ Vea su modelo en 2D o 3D

➢ Formas vectoriales escalables y giratorias.

➢ Etiquetas de tortuga y parche

API’s:

➢ La API de control permite incrustar NetLogo en un script o aplicación

➢ la API de extensiones permite agregar nuevos comandos y reportarlos al lenguaje

NetLogo; Se incluyen extensiones de ejemplo de código abierto.

Como anteriormente se había nombrado los agentes son seres que pueden seguir

instrucciones, en NetLogo existen 4 tipos de agentes: Tortugas, parches, enlaces y

observadores. Las tortugas son agentes que se pueden movilizar por el mundo, estas

cuentan con coordenadas Xcoor y Ycoor, el mundo es bidimensional y está dividido en

parcelas de parches, cada parche es una pieza cuadrada de “tierra” sobre la cual se

pueden movilizar las tortugas. Los enlaces son los agentes que conectan dos tortugas,

se representa visualmente como una línea. El observador no cuenta con una ubicación

específica, el observador da instrucciones a los otros agentes. (Wilensky, 1999)

La interfaz del programa es muy sencilla e intuitiva, en la parte superior de la ventana

se encuentran 3 pestañas (Interfaz, información y código), dentro de cada pestaña

existen controles los cuales nos permiten configurar parámetros iniciales y obtener

información de los procesos que se realizan.

En la pestaña de interfaz se encuentran los botones que permiten editar el modelo,

según las necesidades que tenga cada uno, estos son:

ICONO Y NOMBRE DESCRIPCIÓN

Los botones se pueden configurar para que realicen acciones una sola vez o para que

realicen acciones una y otra vez en un ciclo, a estos se les puede configurar con una

letra para tener un acceso rápido desde el teclado.

Los controles deslizantes son variables globales, a las que pueden acceder todos los

agentes. Se utilizan como una forma rápida de cambiar una variable sin tener que

recodificar el procedimiento cada vez. En su lugar, el usuario mueve el control

deslizante a un valor y observa lo que sucede en el modelo.

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Los interruptores son una representación visual de una variable global verdadera /

falsa. Puede configurar la variable como activada (verdadera) o desactivada (falsa)

presionando el interruptor.

Los selectores le permiten elegir un valor para una variable global de una lista de

opciones, presentada en un menú desplegable. Las opciones pueden ser cadenas,

números, booleanos o listas.

Los cuadros de entrada son variables globales que contienen cadenas o números. El

autor del modelo elige qué tipos de valores puede introducir.

Los monitores muestran el valor de cualquier variable, una variable compleja. Los

monitores se actualizan automáticamente varias veces por segundo.

Las gráficas muestran datos que el modelo está generando.

El área de salida es un área de desplazamiento de texto que se puede usar para crear

un registro de actividad en el modelo. Un modelo solo puede tener un área de salida.

Las notas permiten agregar etiquetas de texto informativo a la pestaña Interfaz. El

contenido de las notas no cambia a medida que se ejecuta el modelo.

Tabla 2. Botones pestaña Interfaz FUENTE: (Wilensky, 1999)

Los otros controles en la barra de herramientas de la Interfaz le permiten controlar las

actualizaciones de la vista y varias otras propiedades del modelo (ilustración 3).

Ilustración 5 Controles de Interfaz

➢ El control deslizante te permite controlar la rapidez con la que se ejecuta el

modelo. Más lento puede ser valioso, ya que algunos modelos son tan rápidos

que son difíciles de seguir. También puede adelantar el modelo moviendo el

control deslizante hacia la derecha, reduciendo la frecuencia de las

actualizaciones de vista.

➢ La casilla de verificación “Ver actualizaciones” controla si las actualizaciones de

la vista suceden.

➢ El menú del modo de actualización le permite cambiar entre actualizaciones

continuas y basadas en ticks.

➢ El botón "Configuración ..." le permite cambiar la configuración del modelo.

La pestaña Información proporciona una introducción a un modelo. Explica qué sistema

se está modelando, cómo se creó el modelo y cómo usarlo. También puede sugerir cosas

para explorar y formas de extender el modelo, o llamar su atención a las características

particulares de NetLogo que utiliza el modelo. (Wilensky, 1999).

La pestaña Código es donde se almacena el código del modelo. Los comandos que solo

desea usar van inmediatamente al Centro de Comando; Los comandos que desea

guardar y usar más tarde, se encuentran en la pestaña Código.

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7. MARCO ESPACIAL UPZ 65 ARBORIZADORA

7.1. Ubicación La UPZ Arborizadora, se ubica en el nororiente de la localidad de Ciudad Bolívar

ilustración 6 tiene una extensión de 306,3 hectáreas, que equivalen al 9% de la localidad,

sus límites comprenden.

Norte: Limita con la localidad de Bosa con la Avenida Villavicencio

Sur: Limita con la UPZ San Francisco

Oriente: Limita con la localidad de Tunjuelito y la localidad de Kennedy, con el Rio

Tunjuelito.

Occidente: Limita con las UPZ Jerusalén, San Francisco y Perdomo.

Ilustración 6. Localización UPZ Arborizadora

Fuente: Elaboración propia con base IGAC

7.2. Sectores catastrales

La UPZ 65 Arborizadora está conformada en total por 11 sectores catastrales los cuales

son:

➢ Guadalupe

➢ Isla del Sol

➢ El Ensueño

➢ Atlanta

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➢ La Coruña

➢ Verona

➢ Rafael Escamilla

➢ Madelena

➢ Arborizadora Baja

➢ El Chircal Sur

➢ Ronda

7.3. Vías de acceso

Los ejes de la Malla Vial Arterial en la UPZ son: Avenida Ferrocarril del Sur (DG 57C Sur),

Avenida del Sur (AC 57R Sur, AC 45A Sur), Avenida Villavicencio (AC 61 Sur, AC 68 Sur,

AK 70C) y Avenida Jorge Gaitán Cortes (AK 51).

7.4. Usos del suelo Dentro de los usos predominantes al año 2012 el de vivienda es el que más participación

presenta, tanto en régimen de propiedad horizontal (6.669 unidades), como en no

propiedad horizontal (NPH) (9.763 unidades), dentro de unidad de planeamiento

también se presentan usos como lo son de industria, bodega y almacenamiento, en la

que el uno de los principales proyectos es la fábrica de vehículos Colmotores. (1997)

7.5. Estratificación Según las proyecciones realizadas por el Departamento Administrativo Nacional de

Estadística (DANE) en convenio con la Secretaria de Planeación Distrital (SDP) al año

2013 la UPZ 65 Arborizadora contaba con una población de 62.840 habitantes de los

cuales 29.640 eran hombres y 33.200 mujeres. igualmente cabe destacar que la UPZ

cuenta con una estratificación en su mayoría de estrato 3 (Ilustración 7).

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Ilustración 7. Estratificación socioeconómica UPZ Arborizadora

Fuente: Elaboración IDECA - Catastro distrital

8. METODOLOGÍA Para la adecuada elaboración del experimento, fue necesario hacer un plan de trabajo

(Ilustración 8), con el fin de mejorar la comprensión de procesos y optimización en el

desarrollo, para así, orientar el modelo a una mayor precisión en la obtención de

resultados.

Ilustración 8. Plan de trabajo

Fuente: Elaboración propia

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8.1. Selección zona de estudio Con el fin de realizar este experimento, fue necesario delimitar el área de estudio para

encontrar la zona que mejor se acomodaba al enfoque del proyecto y brindaba un mejor

desarrollo, en el proceso fueron escogidas diferentes UPZ con desiguales características

físicas, pero como eje central de todas, el gran cambio en en el transcurso de los años,

a continuación, se nombrara estas UPZ, explicando una por una el cambio que estás

presentaron en las fechas de estudio, aclarando que los tiempos establecidos fueron

tomados teniendo en cuenta la información disponible de cada UPZ.

8.1.1. Garcés Navas

Esta UPZ registro entre los años 2002- 2012 un incremento según el observatorio técnico

catastral de 18,150 unidades nuevas, dentro de las cuales la construcción de vivienda en

NPH es la que presento el mayor cambio. (Cogua Moreno , 2013)

Ilustración 9. Comparación espacio construido años 2002-2012 Garcés Navas Fuente: Imágenes descargadas de la plataforma USGS (Earth Explorer)

Acá observamos un cambio bastante marcado y notorio a simple vista en el cambio en

construcciones entre los años 2002 y 2012 (lustración 9), observando que más de la

mitad de la UPZ se desarrolló dentro de este periodo de tiempo y aporto de manera

significativa al crecimiento urbano que se da en la ciudad de Bogotá.

8.1.2. Alámos

Esta UPZ es la que más ha presentado cambios en cuanto a unidades construidas en el

periodo de tiempo entre 2002 y 2012, según el observatorio técnico catastral (Cogua

Moreno & Vargas Bolívar, 2013), donde hubo un incremento de 4423 unidades y dentro

de los desarrollos más marcados en la UPZ se encuentra una subida industrial, donde

las necesidades de este tipo de actividad ocasionan el uso de bodegas de gran tamaño.

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Ilustración 10. Comparación espacio construido años 2002-2012 Alámos Fuente: Imágenes descargadas de la plataforma USGS (Earth Explorer)

A diferencia de la UPZ de Garcés Navas, no se observa un cambio muy significativo

(Ilustración 10), esto debido a que no es una UPZ de gran tamaño y para los fines donde

se pretendía iniciar el estudio (2002) ya presentaba un desarrollo bastante notable en

toda la zona, sin embargo, está dentro de las UPZ elegibles, dado el gran cambio que

presento en unidades construidas.

8.1.3. Verbenal

La UPZ cuenta con 12 hectáreas de suelo protegido, y presento un cambio muy

significativo dentro de la localidad, 15,295 unidades construidas en el mismo periodo de

tiempo, según lo reportado por el Observatorio Técnico Catastral (Trujillo Corredor ,

2013).

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Ilustración 11. Comparación espacio construido años 2002-2012 Verbenal Fuente: Imágenes descargadas de la plataforma USGS (Earth Explorer)

Debido a extensión de la UPZ, los cambios no son visibles a simple vista (Ilustración 11),

pero la cantidad de unidades generadas hace que esta UPZ sea de interés para el

estudio.

8.1.4. San Cristóbal Norte

La UPZ presenta un cambio de 6,021unidades, en donde el uso predominante es

construcción de vivienda en NPH y vivienda en PH siendo el 90% del total de usos en la

UPZ (Trujillo Corredor , 2013)

Ilustración 12. Comparación espacio construido años 2002-2012 San Cristóbal Norte Fuente: Imágenes descargadas de la plataforma USGS (Earth Explorer)

A diferencia de las demás UPZ, a la hora de la captura de las imágenes satelitales,

factores externos no permitieron hacer una total identificación de la cobertura y

reconocer el cambio que se presenta en el periodo de tiempo (Ilustración 12).

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8.1.5. Arborizadora

En el año 2002 la UPZ registró un total de 13.086 unidades y para el año 2012 un total

de 17.942 unidades, esta se caracteriza debido a que gran parte de la UPZ presenta un

uso residencial, dentro de esta se ubican barrios representativos como Arborizadora

Baja, Madelena, Rafael Escamilla. El Chircal Sur y La Coruña. (Cogua Moreno & Vargas

Bolívar, 2013)

Ilustración 13. Comparación espacio construido años 2002-2012 Arborizadora Fuente: Imágenes descargadas de la plataforma USGS (Earth Explorer)

Para logar una adecuada identificación usando la comparación visual y grafica de las

imágenes satelitales (Ilustración 13) para obtener los cambios en las áreas construidas

de la UPZ, se requiere un estudio minucioso, debido a que no es posible notar el

desarrollo de esta, sin embrago, dada las estadísticas inmobiliarias, es posible revelar un

mercado versátil, ayudando así el estudio a realizar

Cada una de las UPZ nombradas anteriormente podrían definirse como una zona de

estudio, pero se decidió para el caso puntual de este estudio realizar el proyecto con la

UPZ Arborizadora, dado que se contaba con información suficiente para realizar una

adecuada validación de los resultados que arrojaba el modelo. Cabe destacar que varias

de las UPZ tenían extensiones de terreno muy grandes que podrían llegar a generar

conflictos dentro del software a la hora de ejecutar el modelo.

8.2. Adaptación de la información suministrada En la realización del experimento, fue necesario hacer una recolección de datos en la

Unidad Administrativa de Catastro Distrital (UAECD), entre los que se encontraban,

bases de datos alfanuméricas y bases de datos gráficas; dichos datos se pudieron

adquirir mediante las diferentes plataformas en línea que maneja el UAECD.

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Ilustración 14. Bases de datos gráficas disponibles en IDECA

Fuente: IDECA

Dentro del acopio informático que se realizó se consiguió el mapa de referencia en la

Infraestructura de Datos Espaciales para el Distrito Capital (IDECA) (Ilustración 14) donde

de igual forma fue posible obtener la base de datos gráfica para el año 2004 y 2013, en

los cuales se fundamentó el estudio, estos datos se encontraron en formato Shapefile

(.shp) el cual se utiliza para almacenar la ubicación geométrica y la información de

atributos de las entidades geográficas, dentro del shapefile encontramos la información

de los lotes con sus respectivos atributos (tabla 3).

NOMBRE DE COLUMNA CONTENIDO

LotCodigo Código del lote

LotUPredial

Número de

unidades prediales

dentro de un lote

Manz Código

Código de

identificación de

manzanas

Tabla 3. Contenido base de datos gráfica Fuente: Elaboración propia

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Ilustración 15. Respuesta por parte de la UAECD

Las bases de datos alfanumericas fueron solicitadas en la Unidad Especial de Catastro Distrital

(Ilustracion 15), encontrando la informacion que se observa en la Tabla 4 para la totalidad de la

ciudad y donde, se tuvo que realizar un filtro para obtener la informacion especifica de la UPZ

Arborizadora.

NOMBRE

COLUMNA CONTENIDO

Codigo_barrio

Código de

identificación del

barrio

Codigo_Manzana

Código de

identificación de la

manzana

Codigo_Predio Código identificación

del predio

Codigo_construccion Código identificación

de la construcción

Barmanpre

Unión de los códigos

de barrio, Manzana y

predio

Matricula Matrícula Inmobiliaria

del predio

Cedula_catastral Identificación única del

predio

Dirección Dirección de

localización del predio

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NOMBRE

COLUMNA CONTENIDO

Max_Num_Piso

Número de pisos

máximo permitido

para construcción

Chip

Chip catastral para la

identificación del

predio

Clase Predio

Para predios que no se

encuentran en

propiedad Horizontal

“N”, para predios que

se encuentran en

propiedad horizontal

“P”

Area_cons Área construida en el

lote

Area_ter Área de terreno por

lote

ICMax

Índice de construcción

máximo permitido

según norma

Ind_real

Índice de construcción

con el que cuenta el

predio

Estrato

Estrato

Socioeconómico

asignado a cada lote

Uso uso o destino que se le

da a la propiedad

Tabla 4. Contenido base de datos alfanuméricos Fuente: Elaboración propia

Para cada una de los años de estudio se necesitó información diferente, mientras que

para el año 2004, como es el año de inicio, se necesitaban informaciones como:

• Código catastral

• Identificador de lote

• Área construida

• Área de terreno

• Valor total

• Valor por metro cuadrado

• Índice de construcción

• Índice de construcción máximo

• Uso

• Estrato

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Para el año 2013 se necesitaba tan solo conocer el identificador de lotes o código de

loteo (BARMANPRE), y la cantidad de construcciones que se habían generado a este

año. Como la base de datos se encontraba la totalidad de los predios de la ciudad se

realizó un filtro por los barrios que se encuentran dentro de la UPZ, dado que no

existía un identificador que permitiera una diferenciación de esta. Dando como

resultado la base de datos para Arborizadora en el año 2013 (Ilustración 16).

Ilustración 16 Muestra de base de datos alfanumérica año 2013

Posterior a esto, se unifico la información con la base de datos grafica esto con el fin

de obtener espacializada la información, esto se realiza con el código de loteo ya que

es un dato que se encuentra en común entre las dos bases, para así poder obtener

el insumo principal para cargarlo en NetLogo (Ilustración 17), se realiza para cada

año, considerando que para el año 2014 era solamente necesario tener el

identificador de loteo para así georreferenciar.

Ilustración 17 Insumo principal para el experimento

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8.3. ISASHII CDI - Arborizadora (Bogotá 2004-2013)

8.3.1. Modelo ISASHII El modelo ISASHII empezó como una iniciativa del grupo de investigación Gestión Pública,

Avalúos y Urbanismo (GIGA) en la búsqueda de implementación de un piloto técnico de catastro

multipropósito en el municipio de Chipaque (Cundinamarca), el cual se buscaba integrar

diferentes aspectos y componentes de los procesos catastrales, tales como cartografía,

reconocimiento predial, toma de información (ambiental, cultural, social, económica, entre

otras), avalúos y planificación territorial, esto con el fin de generar un modelo de simulación

basado en agentes para la toma de decisiones territoriales en cuanto a políticas públicas de

acción e intervención en el sector urbano y rural del Municipio de Chipaque (Cundinamarca),

con base a la caracterización del sistema de preferencias metabólicas individuales y patrones de

dinámica inmobiliaria influyente en la planificación y ordenación municipal (Duarte Navarro &

Lopéz Blanco, 2017).

8.3.2. Protocolo ODD

El protocolo ODD tiene como propósito definir la estructura usada en el MBA, el cual se

basa en secuencias de comportamiento de los diferentes agentes usados, generando

una visión general del propósito del proyecto y su respectiva composición. (tabla 5).

AGENTE CARACTERÍSTICA

Residenciales Agente encargado de buscar predios residenciales para comprar.

Propietarios Agente con la información de los predios destinados a la venta

Constructores

legales

Agente encargado de desarrollar las construcciones de acuerdo a la norma en los

lugares donde sea apto para ello.

Constructores

Ilegales

Agente encargado de desarrollar las construcciones sin tener en cuenta la norma

establecida en los lugares donde el área permite que sea apto para ello.

Predios

Los agentes tipo predios es precisamente donde se están desarrollando todas las

dinámicas puesto que es sobre éstos donde se generan las transacciones

inmobiliarias.

Tabla 5. Variables que definen la estructura del MBA Fuente: Elaboración propia

8.3.2.1. Modelado y ejecución

Para poder definir una estructura de modelamiento, ante todo era importante

determinar las debidas extensiones en el programa NetLogo con el fin de adaptar los

datos GIS a este software, por otro todo lado, a través de instrucciones de

programación fijar organizadamente la información necesaria (Includes), declarando

razas y variables globales usadas en la ejecución del programa, puntualizando que las

razas deben tener sus respectivos atributos bien definidos, para que no haya ninguna

contrariedad en la información a la hora de esquematizar las secciones para completar

el esbozo de programación.

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Análogamente durante todo el proceso los agentes están sometidos a diferentes

cláusulas para concluir con el propósito del programa, son fundamentales debido a que

dan a los agentes los lineamientos necesarios para una correcta ejecución siendo estas

nombradas a continuación.

Emergencia: Todos los resultados del modelo reflejan emergencia, dicho de otra

manera, quiere decir, que cada ente posee reglas e interactúa con los demás agentes.

Adaptación: Cada agente que es sometido a interactuar con el medio u otros agentes

generan un cambio en las variables inicialmente definidas y conforme a la ejecución,

estos deben adaptarse a sus nuevos parámetros.

Objetivo: Para la búsqueda de un fin común en la programación, cada agente cuenta

con un objetivo diferente, estos varían dependiendo la realidad y enfoque a la que se

enfrentan.

Aprendizaje: Los agentes en el modelo no tienen un aprendizaje ante sus rasgos de

adaptación puesto que con el paso del tiempo cambian sus características, pero de

acuerdo a una serie de comportamientos definidos.

Predicción: En cuanto a la predicción los agentes utilizados no realizan explícitamente

esta acción puesto que lo que se asemeja con esto, son las decisiones que toma cada

uno de ellos y la manera en que afecta los resultados en un futuro inmediato en el

modelo.

Percepción: Cada uno de los agentes mediante las dinámicas individuales

comportamentales tienen cierto grado de percepción en cuando a las características

intrínsecas a las que están sometidas y de acuerdo a esto es que él toma sus debidas

decisiones

Interacción: Las interacciones que se asumen relevantes entre los agentes por no decir

que todas, equivalen a un 90% es decir que las decisiones que toman los agentes, por

irrelevantes que parezcan cambian de manera sustancial los futuros escenarios del

modelo.

Aleatoriedad: Cuando se habla de aleatoriedad en el presente protocolo, se refiere a las

diferentes funciones que hacen que el agente tome decisiones o genere

comportamientos de manera random.

Colectivo: El modelo no presenta colectividades estrictamente puesto que se trata de

agentes que, si bien pertenecen a un mismo grupo, tienen características que los hacen

únicos.

Observación: En cuanto a la observación de los datos arrojados por cada uno de los

agentes, se tiene que toda la información es útil, pero para el caso particular estudiado

sólo se captura y analiza la que permite llevar a cabo con éxito el propósito planteado.

Finalmente, todas las variables fueron inicializadas de acuerdo a las características

únicas y así lograr el objetivo propuesto.

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8.3.3. Modelo de crecimiento de dinámicas inmobiliaria (CDI)

Cabe resaltar que para el desarrollo de los siguientes numerales se tomó información

del trabajo de grado en modalidad de monografía desarrollado por los estudiantes

Katherine Liseth Bustos Arce e Iván Mauricio Riaño Chacón (Bustos Arce & Riaño Chacon,

2018) denominado “CÁLCULO DEL RECAUDO DE LA PARTICIPACIÓN EN PLUSVALÍA A

PARTIR DE MODELOS BASADOS EN AGENTES RESPECTO A CAMBIOS NORMATIVOS EN

EDIFICABILIDAD”

Ilustración 18. Flujograma funcionamiento Fuente: Elaboración propia

Tomando como base el flujograma (Ilustración 18), como primera medida y para la total

compatibilidad en los datos a la hora de ser procesados en el software (NetLogo), fue

necesario el debido tratamiento de estos. Posteriormente, se realizó la configuración

necesaria para la ejecución del programa y precisar que los resultados fueran los más

cercanos a la realidad, teniendo en cuenta que el experimento fue llevado a cabo de

forma manual, lo que quiere decir, que los parámetros iniciales podían ser modificados

por el usuario en cualquier momento desde la interfaz inicial de NetLogo. Se realizaron

varias pruebas con diferentes configuraciones buscando la más eficaz, dentro de las

variables tenidas en cuenta, las dos más influyentes en el desarrollo del experimento

fueron los constructores legales, constructoras y/o auto constructores que cuentan con

licencias de construcción que se rigen a partir de la norma y los constructores ilegales

que por lo general son familias que habitan en sectores o viviendas que carecen de

requisitos legales ya que fueron edificadas sin seguir la norma necesaria, esta variable

de ilegalidad durante el desarrollo, fue analizada de manera simultánea (ilustración 19).

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Ilustración 19. Variables más influyentes en el experimento

Fuente: NetLogo

Teniendo en cuenta estas variables y con la ejecución del programa, procedimos a la

búsqueda de una configuración que permitiera la representación más exacta de la

realidad y así compararlas con las estadísticas obtenidas en las bases de datos gráficas y

alfanuméricas, que surgen de la diferencia encontrada y calculada, entre las bases de

datos del año 2004 y el 2013. Posteriormente, los resultados serán exportados al

software ArcGIS, para la generación de salidas gráficas y hacer un análisis de estos

resultados.

9. RESULTADOS Y VALIDACIÓN Según la información reportada por la Unidad Especial de Catastro Distrital entre los

años 2004 y 2013, se evidencio un aumento de 1526 predios y 762 lotes, para encontrar

el resultado más cercano, fue necesario el desarrollo de diferentes pruebas en el

programa (NetLogo) (tabla 6), donde, se puede obtener una diferenciación en la

gestación de vivienda de los constructores legales e ilegales.

PRUEBA TIPO

CONSTRUCCIÓN LOTES

UNIDADES

GENERADAS

TOTAL

LOTES UNIDADES

GENERADAS

1 legales 113 424

190 595 ilegales 77 171

2 legales 92 866

156 985 ilegales 64 119

3 legales 79 1285

128 1376 Ilegales 49 91

4 legales 66 1713

153 1815 ilegales 87 102

5 legales 168 1417

310 1647 ilegales 142 230

Tabla 6. Resultados pruebas realizadas sin éxito Fuente: Elaboración propia

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No obstante, la cantidad de unidades generadas después de ejecutar los diferentes

experimentos para cada caso (Legales o ilegales), estos presentaron una distribución

constante en los resultados (tabla 5), los cuales mostraron que la generación de

unidades producidas por constructores legales es significativamente mayor, ya que está

asociada a construcciones de propiedad horizontal, esta industria realiza construcciones

masivas de unidades en un mismo espacio. Así pues, consolidada y encontrada la

configuración final concluimos en un modelo exitoso (ilustración 20), para luego validar

los resultados obtenidos en el experimento (tabla 4).

Ilustración 20. Variables experimento exitoso

Fuente: NetLogo

Aunque no se pudo corroborar si las unidades generadas de manera ilegal, eran exactas,

esto debido a que el UAECD no cuenta con las estadísticas que se requerían para su

precisa verificación, por lo que la información obtenida en las bases de datos solamente

presenta el total de unidades generadas de lotes y de unidades construidas, sin

especificar si los predios cuentan con antecedentes legales o ilegales

LOTES UNIDADES GENERADAS

Legales 570 1380

Ilegales 181 205

Total 751 1585

Tabla 7. Resultados experimento exitoso. Fuente: Elaboración propia

Entendido esto, empezó la generación de cartografía, para verificar en qué sector de la

UPZ hay mayor creación de unidades nuevas y hacía que zonas se proyecta un desarrollo

notable (ilustración 21). Representativamente las zonas con mayor tamaño y contorno,

son franjas donde la densidad de generación de vivienda es superior, así con previo

reconocimiento de campo para soportar los resultados, divisamos unidades bajo el

régimen de propiedad horizontal, por ende, hay una producción en masa de inmuebles

sobre un mismo predio, a diferencia de las zonas donde se acumulan la mayoría de

puntos diminutos, comúnmente son barrios populares, donde la densificación es casi

nula.

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Ilustración 21. Modelo de densificación de unidades generadas en NetLogo

Fuente: Elaboración propia

Para un mejor análisis y poder detallar otros aspectos diferentes a la densificación se

efectuó un modelamiento 3D (ilustración 22), que permite evidenciar la distribución de

los nuevos predios generados, dando detalle si después del modelamiento el predio se

encuentra en condiciones legales y cumplen con la normativa vigente (Rojo) o por el

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contrario predios de índole ilícita (Azul). por otra parte, a diferencia del modelo de

densificación (ilustración 21) se ve de manera puntual, los picos donde se generan

mayor cantidad de unidades, haciendo nuevamente énfasis que son zonas de proyectos

urbanísticos de propiedad horizontal.

Ilustración 22. Modelo de resultados 3D

Fuente: Elaboración propia

Del mismo modo podemos notar que las construcciones ilegales están centradas en

zonas comúnmente populares, donde los niveles de vulnerabilidad afectan de manera

directa al contrario de otros sectores, barrios tales como Arborizadora Baja, La Coruña

y Madelena son algunos ejemplos de estos.

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Ilustración 23. Unidades generadas, legales e ilegales.

Fuente: Elaboración propia

Estos resultados también mostraron la posibilidad de analizar índices y

comportamientos de ilegalidad, no tratados en este proyecto, pero si dejando la puerta

abierta a futuros estudios.

A partir de los diferentes métodos de validación mencionados anteriormente en el caso

puntual aquí trabajado, se realizará la validación mediante el método de replicación

histórica, puesto que se cuenta con los datos necesarios para su realización.

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Para empezar la validación, tuvimos en cuenta imágenes satelitales de los años de

estudio (tabla 8) descargadas mediante la plataforma Google Maps, con el fin de

efectuar un análisis multitemporal y evidenciar el cambio que ha tenido la UPZ con el

correr del tiempo, para posteriormente, elaborar una comparación con la base de datos

alfanuméricos y equiparar con los resultados de la simulación con el fin de obtener con

certeza, una validación sólida respecto al producto.

2004 2013

Tabla 8. Imágenes satelitales zona de estudio. Fuente: Google Maps

Inicialmente, hay que dejar estipulado que las imágenes satelitales descargadas

mediante Google Maps, vienen paneadas en gran tamaño ¿Qué quiere decir esto? Que

son imágenes de alta resolución donde encontramos información muy extensa y gran

parte de esa información resulta ser innecesaria ya que muestra zonas que no fueron

trabajadas en el modelamiento, por esta razón, se realiza un corte, tomando la forma

de la UPZ (Ilustración 24) con el fin de facilitar la ejecución del estudio multitemporal.

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Ilustración 24. Recorte Imagen Satelital

Fuente: Elaboración propia

Una vez desarrollado esto para cada año de estudio, es llevada a cabo una identificación

formal en cada una de las imágenes, para obtener de manera aproximada una

representación gráfica de las construcciones vigentes en la zona de estudio (Ilustración

25 y 26), mostrando las construcciones de un color característico que nos permita una

mejor identificación; en el cual para el año 2004 se presenta de color azul y para el año

2013 se presenta de color morado. Para después de esto proceder a obtener la

diferencia espacial en cuanto a las edificaciones y poder observar la variación entre uno

y otro (Ilustración 27).

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Ilustración 25. Reconocimiento de construcciones año 2004 Fuente: Elaboración propia

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Ilustración 26. Reconocimiento de construcciones año 2013

Fuente: Elaboración propia

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Ilustración 27. Cambios presentados entre 2004 y 2013

Fuente: Elaboración propia

En consecuencia, a primera vista se pueden observar que los cambios generados por las

construcciones, no muestran una expansión dentro de la UPZ, de igual modo al realizar

un comparativo con las imágenes satelitales, se analiza que existe una constante de

crecimiento de las construcciones en alturas y subrayando que la estratificación allí

presente es de las más altas dentro de la localidad, razón principal para ser un atractivo

para muchos compradores de finca raíz, complementando esta afirmación las

estadísticas en cuanto a la nueva área construida, representa el 5,22% de toda la UPZ,

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es decir alrededor de 15.98 hectáreas, destacando así que al realizar la comparación con

las imágenes satelitales no es posible apreciar la cantidad de unidades creadas en este

lapso de tiempo y según las bases de datos suministradas por la UAECD, entre los dos

periodos de tiempo, el cambio referente a los lotes creados y/o construidos son 762 y

en unidades creadas fueron 1526, ahora bien, si efectuamos un análisis comparativo con

estos resultados, apreciamos que en un gran porcentaje las unidades generadas dentro

del modelo tienden a aproximarse a su ubicación real (tabla 6) y haciendo un balance

con la base de datos alfanuméricos, observamos que existe una semejanza entre esta

y los resultados obtenidos en el modelo, cabe resaltar que dentro del programa no se

pueden generar gráficamente nuevos lotes por lo que la ubicación de los puntos es

aproximada (Ilustración 28).

Ilustración 28. Comparativos cambios entre Netlogo y base de datos gráfica Fuente: Elaboración propia

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10. Conclusiones

Este proyecto deja varias puertas abiertas al desarrollo de modelos basados en agentes

(MBA), para estudios urbanos o de ordenamiento territorial, que permitan obtener

información que desencadenen en la administración adecuada del territorio,

proyectando comportamientos sociales y obteniendo los mejores insumos para esto.

Los MBA, han tomado una importancia dentro de los sistemas de información geográfica

ya que permiten obtener variables sociales que complementan las decisiones que se

toman para el monitoreo de mundo, es decir, los MBA permiten simular

comportamientos que los SIG por si solos no pueden tener en cuenta, mejorando el

desarrollo de simulaciones y la mejor toma de decisiones.

El crecimiento de la población de Bogotá, ha determinado un punto importante en la

construcción de vivienda nueva, y así mismo en las dimensiones y necesidades que cada

una presenta, por esto es necesario obtener la información que permita controlar los

impactos que puede traer un superávit en la construcción de viviendas.

11. Agradecimientos

Los autores de este proyecto agradecemos a nuestras familias y al director del Semillero

Gestión Pública, Avalúos y Urbanismo - GIGA, el Ing. Edwin Robert Pérez Carvajal por

confiar en nosotros para desarrollo de este proyecto, las acertadas correcciones y el

seguimiento durante la realización de todo el proceso de investigación y elaboración

técnica.

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55

12. bibliografía Alcaldia Mayor de Bogotá. (22 de Junio de 2004). IFRC. Obtenido de

https://www.ifrc.org/docs/idrl/965ES.pdf

Alcaldia Mayor de Bogotá. (22 de Junio de 2004). IFRC. Obtenido de

https://www.ifrc.org/docs/idrl/965ES.pdf

Alcaldia Mayor de Bogotá. (2013). Catastro Bogotá. Obtenido de

https://www.catastrobogota.gov.co/sites/default/files/7_0.pdf

Artículos 24 y 25 de la Ley 388 de 1997 (1997).

Bustos Arce, K. L., & Riaño Chacon, I. M. (2018). Calculo del recaudo de la participacion en

plusvalia a partir de modelos basados en agentes respecto a cambios normativos en

edificabilidad. Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Cámara de Comercio de Bogotá. (2018). CCB.

Cámara de Comercio de Bogotá. (s.f.). CCB. Obtenido de

http://recursos.ccb.org.co/ccb/pot/PC/files/3definicion.html

Cantergiani, C., & Gómez Delgado, M. (2016). Diseño de un modelo basado en agentes para

simular el crecimiento urbano en el corredor del Henares (Comunidad de Madrid).

Boletin de la asociacion de geógrafos Españoles N° 70 , 259-283.

Carvalho Cantergiani, C. (2011). Modelos basados en agentes aplicados a estudios urbanos:

Una aproximación teórica. Serie Geografica, 29-43.

Chuvieco, E. (1995). Fundamentos de teledeteccion espacial. Madrid: Ediciones RIALP S.A.

Cogua Moreno , M. I. (2013). Dinámica de las construcciones por usos de la localidad de

Engativa en los años 2002 y 2012. Bogotá: Alcaldia de Bogotá.

Cogua Moreno, M. I., & Vargas Bolívar, F. H. (2013). Dinamica de las construcciones por usos de

la localidad de Ciudad Bolívar en los años 2002 y 2012. Bogotá: Alcaldia de Bogotá.

Congreso de Colombia. (1997). Ley 388 . Bogotá: Diario Oficial.

Constitución Política de Colombia, Artículo 288 (1991).

Constitución Política de Colombia, Artículo 319 (1991).

DANE. (s.f.). Proyecciones de población 2005-2015, según grupos de edad y por sexo. BOGOTÁ

D.C. .

Duarte Navarro , W., & Lopéz Blanco, F. (2017). Proyecto de creación de un plan piloto para un

catastro multiproposito desarrollado en el municipio de Chipaque. Bogotá: Universidad

Distrital Francisco José de Caldas.

García-Valdecasas Medina, J. I. (2011). La simulación basada en agentes: una nueva forma de

explorar los fenómenos sociales. Revista Española de Investigaciones, Núm. 136, 91-

109.

Page 56: PROYECTOrepository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/15109/1/C... · 2019-07-26 · PROYECTO Metodología para la calibración de un modelo basado en agentes para la simulación de

56

Gilbert, N. (2008). Agent-Based Models. Estados Unidos : Sage Publications.

Ley 388 de 1997, Artículo 5 (1997).

Ley 388 de 1997, Artículo 2 (1997).

Ley 388 de 1997, Artículo 5 (1997).

Ma, J., Mao, F., & Zhou, W. (s.f.). Utilizing Multi-Agent Modelling to Develope Urban

Simulations. Tsinghua UNiversuty.

Preciado Beltran, J. (2019). Bogota Region: Crecimiento urbano en la consolidacion del

territorio metropolitano. Bogotá: Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas.

Sawyer, R. K. (2004). Social explanation and computational simulation . Philosophical

explorations, Vol 7, No 3 , 220-231.

Trujillo Corredor , R. (2013). Dinamica de las construcciones por usos de la localidad de

Usaquen en los años 2002 y 2012. Bogotá: Observatorio Técnico Catastral.

Van Dam, K. H., Nikolic, I., & Lukszo, Z. (2013). Agent-Based Modelling of socio-technical

Systems. Yokohama, Japón: Springer.

Wilensky, U. (1999). NetLogo. Evanston, IL: Center for ConnectedLearning and Computer-

Based Modeling, Northwestern University,.