Modelación del cambio de uso del suelo

Modelación del cambio de uso del suelo: práctica actual y prioridades de investigación.

Peter H. Verburg1,2, Paul P. Schot1 , Martin J. Dijst2 & A. Veldkamp1

Palabras clave: cambio de uso del suelo, evaluación integrada, modelación, dinámica espacial.

Resumen

Los modelos de cambio de uso de la tierra son herramientas para apoyar el análisis de las causas y consecuencias de la dinámica del uso de la tierra. El análisis de escenarios con modelos de uso de la tierra puede respaldar la planificación y la política de uso de la tierra. Se dispone de numerosos modelos de uso del suelo, desarrollados a partir de diferentes antecedentes disciplinarios. Este documento revisa los modelos actuales para identificar problemas prioritarios para futuras investigaciones de modelos de cambio en el uso de la tierra. Esta discusión se basa en seis conceptos importantes para el modelado del uso de la tierra: (1) Nivel de análisis; (2) Dinámicas de escala cruzada; (3) Fuerzas motrices; (4) Interacción espacial y efectos de vecindad; (5) Dinámica temporal; y (6) Nivel de integración. Para cada uno de estos conceptos, se ofrece una visión general de la variedad de métodos utilizados para implementar estos conceptos en los modelos operativos. Se concluye que se ha avanzado mucho en la construcción de modelos de cambio de uso del suelo. Sin embargo, para incorporar más aspectos importantes para el modelado del uso de la tierra, es necesario desarrollar una nueva generación de modelos de uso de la tierra que aborden mejor las características de escala múltiple del sistema de uso de la tierra, implementar nuevas técnicas para cuantificar los efectos del vecindario, tratar explícitamente con dinámicas temporales y lograr un mayor nivel de integración entre los enfoques disciplinarios y entre los modelos que estudian los cambios en el uso del suelo urbano y rural. Si se cumplen estos requisitos, los modelos apoyarán mejor el análisis de la dinámica del uso de la tierra y la formulación de políticas de uso de la tierra.

Introducción

Los modelos de cambio en el uso de la tierra son herramientas para apoyar el análisis de las causas y consecuencias de los cambios en el uso de la tierra a fin de comprender mejor el funcionamiento del sistema de uso de la tierra y para apoyar la planificación y la política del uso de la tierra. Los modelos son útiles para desenmarañar el complejo conjunto de fuerzas socioeconómicas y biofísicas que influyen en la tasa y el patrón espacial de cambio de uso de la tierra y para estimar los impactos de los cambios en el uso de la tierra. Además, los modelos pueden apoyar la exploración de futuros cambios en el uso de la tierra en diferentes condiciones de escenario. Resumiendo, los modelos de uso de la tierra son herramientas útiles y reproducibles, que complementan nuestras capacidades mentales existentes para analizar el cambio de uso de la tierra y tomar decisiones más informadas (Costanza y Ruth, 1998). El objetivo de este documento es revisar los enfoques actualmente disponibles para modelar el cambio en el uso del suelo con el fin de identificar las prioridades para futuras investigaciones sobre el cambio en el uso del suelo. Limitamos la discusión a los modelos descriptivos que tienen como objetivo simular el funcionamiento del sistema de uso de la tierra y la simulación espacial explícita de los patrones de uso de la tierra en el futuro cercano. Otro grupo de modelos de uso de la tierra son modelos prescriptivos que apuntan al cálculo de las configuraciones de uso de la tierra optimizadas que se ajustan mejor a un conjunto de metas y objetivos. En este documento no analizaremos más a fondo los modelos prescriptivos, sino que remitiremos al lector a las revisiones de Van Ittersum et al. (1998) y Briassoulis (2000).

El grupo de modelos descriptivos de cambio de uso de la tierra representa una amplia variedad de tradiciones de modelado y antecedentes teóricos. Lambin (1997) y Kaimowitz y Angelsen (1998) para la deforestación proporcionan revisiones que caracterizan y clasifican los modelos de uso del suelo, Miller et al. (1999) para modelos urbanos integrados, Lambin et al. (2000a) para modelos de intensificación agrícola, y por Bockstael e Irwin (2000) para modelos de uso de la tierra basados ​​en la teoría económica. Agarwal et al. (2001) revisa una selección de 19 modelos según su complejidad espacial, temporal y de elección humana. Briassoulis (2000) ofrece una revisión más extensa de todos los tipos de modelos de uso de la tierra. En este documento no repetiremos dicha caracterización y clasificación de modelos, sino que centraremos nuestra discusión en una serie de características de los sistemas de uso de la tierra que deben ser tenidos en cuenta por los modeladores de uso de la tierra. Sobre la base de la discusión de estas características, mostraremos, para una amplia gama de modelos, cómo se implementan actualmente estas características en los modelos de uso de la tierra, analizaremos las (des) ventajas de estos métodos e identificaremos los requisitos de investigación para mejorar los modelos de uso de la tierra.

Conceptos de modelado de cambio de uso de suelo e implementación.

Esta sección se basa en una discusión de seis características que se consideran importantes para modelar el cambio en el uso de la tierra: (1) Nivel de análisis; (2) Dinámicas de escala cruzada; (3) Factores de conducción; (4) Interacción espacial GeoJournal 61: 309–324, 2004. 2004 Kluwer Academic Publishers. Impreso en los Países Bajos. 309 y efectos de barrio; (5) Dinámica temporal; y (6) Nivel de integración. Estas características se han mencionado con frecuencia en una serie de artículos, informes y talleres recientes realizados por miembros de la comunidad de investigación de Uso de la tierra y Cambio de la cubierta terrestre (LUCC) (Turner II et al., 1995; Moran, 2000; Lambin et al., 2000b; Geist et al., 2001; McConnell y Moran, 2001; van der Veen y Rotmans, 2001; Veldkamp y Lambin, 2001). Para cada una de las características, se proporciona una descripción de la teoría y los fundamentos subyacentes, seguida de una descripción general de la implementación práctica en modelos. No se proporcionan descripciones completas de los modelos individuales, en su lugar, solo se describe la implementación de las características específicas. Por lo tanto, esta discusión solo revisa los métodos y aplicaciones disponibles para Cubrir estas características específicas sin proporcionar una completa descripción del modelo o modelocategoría. Se remite al lector a publicaciones que describen los modelos individuales para obtener más detalles sobre el funcionamiento del modelo en su conjunto, sus especificaciones técnicas y las aplicaciones específicas. A continuación, se enumeran algunos modelos conocidos que se mencionan frecuentemente en este documento. En la Tabla 1. Estos modelos son representativos de diferentes enfoques de modelado y el lector puede desear consultar algunas de las referencias a la documentación del modelo.