FOTO: Rovena Rosa/Agência Brasil / Fernando Frazão/Agência Brasil

A trajetória dos modelos integrados de uso do solo e de transportes

Camila Ludovique Callegari, Roberto Schaeffer e Alexandre Szklo
Esta linha do tempo percorre os principais marcos do conhecimento sobre o fenômeno de urbanização, começando pelo o que sabemos até os grandes dilemas atuais

O Desenvolvimento Orientado ao Trânsito, em inglês TOD (Transit-Oriented Development), é uma estratégia integrada de planejamento urbano com foco nos transportes de alta qualidade para comunidades compactas, transitáveis e de uso misto. O arranjo geográfico de funções, como casas, lojas, restaurantes e instalações recreativas, impõe que os indivíduos se desloquem para acessar suas atividades preferidas ou necessidades básicas. Comunidades compactas com alta densidade e com um uso diversificado do solo equilibram e facilitam o acesso de seus habitantes a comodidades e serviços, reduzindo suas necessidades de viagem, distâncias médias e uso de veículos particulares.

Dentro dessa perspectiva, os padrões de uso do solo impõem limites às atividades dos habitantes, resultando em padrões distintos de atividade-viagem. Dado que edificações e infraestruturas de sistemas de transportes têm vida útil superior a 100 anos, ajustes após o estabelecimento da estrutura espacial urbana e do padrão de viagem associado são complexos e custosos. Portanto, é fundamental investigar e planejar a interação efetiva entre transportes e organização espacial urbana para reduzir emissões e tornar realidade cidades de baixo carbono.

Para cumprir tal missão, pesquisadores desenvolveram ao longo dos anos modelos matemáticos, que podem ser distinguidos em três gerações, conforme retratado pela linha do tempo a seguir.

1960

Na década de 1960, os primeiros modelos eram baseados em dados agregados e princípios de gravitação e maximização de entropia. Em suma, esse tipo de modelo diferenciava população e oferta de empregos, nos setores de serviço ou indústria, que por sua vez correspondiam a usos do solo residencial, de serviços e industrial. As atividades eram, então, traduzidas em usos apropriados do solo, empregando relações por atividade, e alocando essas atividades às diferentes zonas de acordo com os potenciais locais. Esses modelos garantiam, assim, que a população localizada em qualquer zona não violaria uma restrição de densidade máxima que era fixada para cada localidade. Um exemplo dessa abordagem foi o modelo denominado Tomm (Time-Oriented Metropolitan Model), que derivava dos primeiros modelos, sendo um dos mais significativos dessa primeira geração.

1970

A segunda geração, que surgiu na década de 1970, baseava-se no princípio de maximização de utilidade e nos modelos logísticos multinominais, os quais eram frutos do avanço nas teorias comportamentais e de escolhas espaciais. Para explicar e prever o comportamento de atores como investidores, famílias, empresas ou viajantes, essa abordagem se baseava na utilidade aleatória ou na teoria da escolha discreta, segundo a qual as escolhas espaciais ligam a produção ao consumo, gerando a demanda por transportes. Dada a demanda por transportes por tipo e fluxo, o modelo de transportes previa a divisão e a atribuição modal, com ajuste de tempos para restrições de capacidade. Informações sobre custos e tempos de viagem devido ao congestionamento eram realimentadas em um modelo econômico de uso do solo para fornecer medidas de acessibilidade defasadas no tempo, permitindo assim a integração de setores. Uma ferramenta disponível que aplicava tais princípios foi o modelo de transportes e uso do solo denominado por Tranus, que se destacava como um modelo particularmente avançado e bem documentado com uma interface atraente para os usuários.

1990

Microdados e padrões de atividades-viagens são as bases dos modelos mais recentes em desenvolvimento. Modelos de simulação baseados em múltiplos agentes têm sido a fronteira de pesquisa desde meados da década de 1990, levando a vários estudos que tentaram integrar completamente o comportamento do uso do solo urbano ao setor de transportes. No coração desse tipo de modelo estão os módulos de micro simulação que distribuem os usos do solo na região urbana, como residências, locais de trabalho, comércio e lazer, gerando demanda de interação espacial, como mão de obra, compras ou viagens de lazer. Essas viagens ocorrem por estrada, trem, bicicleta ou a pé pela rede de transportes da região e influenciam o meio ambiente. Em geral, o raciocínio é que a rede de transportes influencia a acessibilidade na região, bem como as decisões de localização das empresas e residências. Considerações ambientais como ar limpo e ausência de ruído de tráfego também são incluídas em alguns modelos, impactando as decisões de localização comercial e residencial. Simulações dinâmicas oferecem uma vantagem sobre os modelos de equilíbrio anteriormente preferidos, devido à capacidade dessas de examinar como os agentes reagem a interrupções nos sistemas de transportes terrestres. Ramblas, que significa “modelo de planejamento regional baseado na micro simulação de padrões de atividade diária”, por exemplo, é uma ferramenta que utiliza esse método para prever a distribuição geográfica da demanda por diversos serviços e fluxos de tráfego no sistema urbano.

2010 - presente

Os modelos integrados de uso do solo e de transportes tornaram-se um campo bem estabelecido ao longo do tempo, com capacidade para avaliar vários aspectos do sistema urbano. No entanto, modelos integrados de uso do solo, transportes e mudanças climáticas ainda são raros. As ferramentas identificadas foram aplicadas a uma cidade ou a uma área metropolitana real. Alguns modelos permaneceram principalmente como modelos de pesquisa, apropriados para uma determinada área de estudo. Outros são famílias de modelos, cada um especificamente adaptado às necessidades de uma determinada área urbana ou projeto. No entanto, nenhum deles foi vinculado a modelos de avaliação integrada, do inglês IAMs (Integrated Assessment Models), o que representa uma grande fronteira na análise de custo-benefício das mudanças climáticas e em cenários de baixa demanda de energia.

Alguns exemplos de modelos que tentaram alcançar essa integração são o Simulador Ambiental Local Multi-objetivo da OCDE (MOLES 1.0), que modela as interações entre uso do solo urbano, padrões de mobilidade, atividades econômicas, intervenções políticas e seus impactos ambientais, com especial atenção à poluição atmosférica e às emissões de gases de efeito de estufa.

Outro exemplo é o modelo desenvolvido para a cidade de Londres, no qual equipes de cientistas desenvolveram uma ferramenta de modelagem de avaliação integrada em escala de cidade que representa interações entre diferentes funções e objetivos urbanos, vinculando questões de mudança climática a agendas mais amplas, como a espacial. O modelo mostrou-se uma importante ferramenta para estimular diferentes partes interessadas a pensar estrategicamente e a dialogar intersetorialmente em torno da implementação de medidas de sustentabilidade, contribuindo para a busca da melhora urbana.

Para avançar na tradução desse fenômeno para os IAMs, utilizados com frequência nos relatórios do IPCC (Painel Intergovernamental de Mudanças do Clima), é necessário superar o dilema atual de escala; isto é, como capturar padrões desagregados regionalmente em grandes modelos agregados. Uma alternativa para driblar o impasse seria adotar categorias de tipologias urbanas, com padrões de uso do solo e de transporte semelhantes. A agregação das cidades diminui o número de regiões no modelo ao mesmo tempo que permite análises representativas para cada aglomerado urbano. Como é previsto que sete em cada dez pessoas vivam em cidades até 2050, é preciso agir hoje para construir melhores modelos, políticas climáticas, planos e cidades.

Camila Ludovique Callegari é engenheira de produção formada pela UFOP (Universidade Federal de Ouro Preto), mestre e doutora em planejamento energético pela COPPE/UFRJ. Atualmente, é pós-doutoranda na mesma instituição, desenvolvendo pesquisa na área de modelagem do setor de transporte como pesquisadora especialista do CenergiaLab (Centre for Energy and Environmental Economics ).

Roberto Schaeffer é engenheiro eletricista formado pela UFPR (Universidade Federal do Paraná), mestre em Planejamento Energético pela COPPE/UFRJ e Ph.D. em Política Energética pela Upenn (Universidade da Pensilvânia). Atualmente é professor titular do Programa de Planejamento Energético da COPPE/UFRJ e pesquisador do CenergiaLab.

Alexandre Szklo é engenheiro químico pela faculdade de química da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) e doutor em ciências pela mesma instituição. É professor associado do Programa de Planejamento Energético da UFRJ(PPE/COPPE/UFRJ). É coordenador do desenvolvimento de modelos nacionais e globais de avaliação integrada e de otimização para refinarias de petróleo e suas aplicações em vários projetos internacionais e nacionais financiados pelo Banco Interamericano de Desenvolvimento, Banco Mundial, Greenpeace e Embaixada Britânica Brasileira. Coordena a cooperação entre o Cenergia e o Instituto Francês do Petróleo.

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