ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
DESIGNING AND IMPLEMENTING A GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM-BASED TOOL TO SUPPORT WALKING
Autor/aAl Shammas, Tarek
DepartamentoGeología, Geografía y Medio Ambiente
Director/aEscobar Martínez, Francisco Javier
Fecha de defensa08-03-2023
CalificaciónSobresaliente cum laude
ProgramaTecnologías de la Información Geográfica (RD 99/2011)
Mención internacional
ResumenIntroducción: Un incremento en la duración y frecuencia de las caminatas que realizan las personas como medio de transporte en su vida cotidiana proporciona importantes beneficios medioambientales, económicos y para la salud personal. El entorno construido desempeña un papel clave a la hora de fomentar o desincentivar los desplazamientos a pie. La identificación y cuantificación de las características del entorno construido implicadas constituye la base de los Índices de Caminabilidad (WI). Las investigaciones científicas anteriores sobre WI trataban de clasificar las zonas urbanas en función de la idoneidad de sus entornos para caminar, a diferentes escalas y niveles de detalle espacial, generando valores fijos y constantes. La mayoría de los WI que se encuentran en la bibliografía no tienen en cuenta aspectos de comodidad como la contaminación acústica y las condiciones de sombra/sol. Dado que otros estudios han destacado la importancia de tener en cuenta las condiciones de comodidad que importan a las personas mientras caminan, tomamos la decisión de incorporar estas condiciones en el diseño de un nuevo WI basado en un Sistema de Información Geográfica (SIG). La determinación del peso relativo de cada factor del WI ha sido objeto de debate y estudios anteriores lo han evaluado de forma diferente. Desde este punto de vista, determinar estos pesos constituye todo un reto, especialmente con la inclusión de nuevos factores para las condiciones de comodidad. Además, dado que las condiciones de comodidad cambian constantemente, su incorporación al cálculo del WI daría lugar a valores dinámicos. Por lo tanto, es esencial automatizar el cálculo de ese WI, que luego podría utilizarse para encontrar rutas cómodas y compatibles para caminar. Se ha desarrollado un número significativo de servicios basados en la web y aplicaciones móviles para ayudar a las personas a planificar sus viajes utilizando diferentes modos de transporte. Estos servicios y aplicaciones consideran el modo a pie como una acción secundaria que conecta los demás modos. Desde esta perspectiva, sólo optimizan la duración y/o la distancia para llegar al destino. Dado que los planificadores de rutas anteriores no incluían las condiciones de comodidad ni las preferencias del usuario en el modo a pie, no eran capaces de animar a las personas a caminar más y mejorar así su salud. Hipótesis: Esta investigación se basa en dos evidencias. En primer lugar, caminar con regularidad es beneficioso para la salud de las personas. En segundo lugar, se puede animar a las personas a dar más paseos diarios ofreciéndoles experiencias de alta calidad. Nuestra hipótesis es que las técnicas avanzadas de programación de SIG pueden encontrar para una ruta para caminar tanto las características deseadas del entorno construido como las condiciones de comodidad. Especificamos la hipótesis en tres partes. Primero, la idoneidad para caminar en algunas secciones del entorno construido cambia espacial y temporalmente cuando se tienen en cuenta los factores de comodidad. Segundo, la ruta preferida para caminar difiere en función de las percepciones de las personas sobre las condiciones de confort actuales y el propósito del viaje a pie. Por lo tanto, personalizar la búsqueda de rutas a pie puede satisfacer a los peatones y, en consecuencia, mejorar la calidad de los desplazamientos a pie. Tercero, a la hora de planificar sus rutas preferidas para caminar, la mayoría de personas preferirían utilizar aplicaciones móviles que complejos programas informáticos. Objetivos: La finalidad última consistía en comprender mejor cómo afecta la configuración del entorno urbano a la cantidad de tiempo que pasamos caminando y, por tanto, a nuestra salud. Como parte del proceso conducente a ello, nos planteamos crear un nuevo WI y utilizarlo para determinar las rutas a pie preferidas por los peatones a través de una aplicación móvil. El objetivo principal de esta tesis es desarrollar un método basado en SIG que ayude a planificar rutas agradables para caminar en entornos construidos, con la intención de mejorar la salud pública. Este objetivo se consigue mediante los siguientes objetivos específicos: 1. Desarrollar un WI dinámico que sea posible calcular sin necesidad de trabajo de campo y que incluya factores de comodidad (ruido y condiciones de sol/sombra) que fomenten o desincentiven el caminar. 2. Diseñar un algoritmo basado en SIG para automatizar el cálculo de un WI personalizado y muy detallado, y proponer un planificador de rutas que incorpore parámetros de comodidad al caminar basados en datos contextuales en tiempo real. 3. Desarrollar una aplicación móvil que proporcione las mejores rutas incorporando parámetros de comodidad al caminar en tiempo real. Facilita la planificación de una ruta cómoda para caminar y, por tanto, la hace más agradable. Métodos: La ciudad de Madrid fue elegida para este estudio debido a su tamaño, su disponibilidad de las bases de datos necesarias, y el hecho de que se demostró como un laboratorio vivo útil en estudios anteriores relacionados con la Salud Pública y la caminabilidad. Para el primer objetivo, nos basamos en las fuentes de datos secundarias oficiales para obtener datos de los factores del WI. Se utilizaron las aceras como unidad de observación espacial. Se consultaron las opiniones de expertos para evaluar la importancia relativa de cada factor. En resumen, las características de este WI eran: basado en fuentes secundarias, detallado espacialmente, dinámico, ponderado y con inclusión de factores relacionados con la comodidad. Para el segundo objetivo, personalizamos el cálculo del WI e incluimos en él datos en tiempo real sobre las condiciones de comodidad. Asimismo, superamos los retos de crear repetidamente sombras 2D de los edificios de Madrid y crear una red de rutas basada en líneas en las aceras. Por último, diseñamos y probamos un algoritmo basado en SIG para automatizar el cálculo de WI y encontrar una ruta cómoda para caminar. Para el tercer objetivo, diseñamos y evaluamos un planificador de rutas móvil llamado Pleasant Walk (PW). Este planificador de rutas se vinculó al algoritmo anterior basado en SIG, de modo que cualquier persona pueda manejar dicho algoritmo. Resultados: Para el objetivo 1, analizamos las opiniones de los expertos, lo que nos permitió determinar los pesos relativos de los factores de WI. A continuación, utilizando los factores de WI y los pesos relativos, calculamos los valores de WI en las aceras de la ciudad de Madrid a diferentes horas y revelamos que la inclusión de las condiciones de comodidad convierte el WI en un índice dinámico. Para el objetivo 2, aprovechamos el concepto de WI que ya habíamos desarrollado y utilizamos los datos meteorológicos más actuales. El resultado fue el diseño de un complejo algoritmo que hizo posible la automatización del proceso conducente al cálculo del WI personalizado requerido en tiempo real. En la fase posterior del algoritmo, analizamos una red de rutas peatonales utilizando valores de WI que nos permitieron proponer una ruta cómoda para caminar. Para el objetivo 3, nos basamos en el algoritmo anterior como base para Pleasant Walk (PW), un planificador móvil de rutas a pie para teléfonos Android. PW permitía convertir los WI calculados individualmente en rutas propuestas que maximizaban las condiciones personales de comodidad del usuario. Esta aplicación PW constituye un ejemplo de producto tangible de transferencia de los resultados de la investigación a la sociedad. Conclusiones: Esta tesis describe un desarrollo metodológico basado en SIG que ha permitido alcanzar dos logros significativos mediante la aplicación de técnicas avanzadas de geoprocesamiento. En primer lugar, la caracterización y cuantificación de las condiciones de caminabilidad de la ciudad de Madrid con gran detalle espacial y bajo condiciones de simulación personalizadas. Segundo, el desarrollo de PW, una aplicación móvil ejemplo de cómo los resultados de la investigación en Geografía de la Salud pueden ser transferidos a la sociedad. En el WI desarrollado en esta investigación se han considerado parámetros de comodidad personal relacionados con el nivel de ruido, la temperatura real y la insolación real de las aceras. El conjunto de la investigación permitió llegar a las siguientes conclusiones: - La consideración de los factores de comodidad en el cálculo del WI modifica sus valores a distintas horas del día y a lo largo de las estaciones del año, lo que hace que el WI sea dinámico. - El algoritmo basado en SIG desarrollado en este estudio automatiza el cálculo del WI. Por tanto, cada vez que se calcula, sus valores incluyen las preferencias reales de los usuarios y los datos de comodidad en tiempo real. - Cualquier otra ciudad con un nivel de Infraestructura de Datos Espaciales (IDE) similar al de Madrid puede aplicar la misma metodología para producir un WI útil, asequible, de cálculo rápido y detallado. - La creación de una red de rutas por las aceras y la proyección de sombras de edificios a partir de datos espaciales masivos son retos topológicos y de geoprocesamiento que se han superado gracias a los novedosos métodos presentados en este estudio. - Nuestro planificador de rutas PW para teléfonos móviles representa un importante salto cualitativo en la investigación sobre WI al permitir trasladar al gran público avances en la investigación sobre WI. Además, PW tiene el potencial de aumentar la cantidad de tiempo que la gente camina cada día, mejorando así la salud pública. - Esta tesis es un ejemplo de investigación multidisciplinar sobre el tema de los desplazamientos a pie en entornos construidos. El fomento de la actividad de caminar es una estrategia promovida en los países desarrollados para hacer frente a notables retos globales como la salud, la contaminación y la energía.