Associating the dynamic spatial modeling based on the theory of cellular automata with remote sensing and geoprocessing technologies, this article analyzes what would be the per capita consumption behavior of Fortaleza-CE, located in the Northeast of Brazil, in 2017, had there not been a period of water scarcity between 2013 and 2017, and estimates the future urban water demand for the years 2021 and 2025. The weight of evidence method was applied to produce a transition probability map, that shows which areas will be more subject to consumption class change. For that, micro-measured water consumption data from 2009 and 2013 were used. The model was validated by the evaluation of diffuse similarity indices. A high level of similarity was found between the simulated and observed data (0.99). Future scenarios indicated an increase in water demand of 6.45% and 10.16% for 2021 and 2025, respectively, compared to 2017. The simulated annual growth rate was 1.27%. The expected results of urban water consumption for the years 2021 and 2025 are essential for local water resources management professionals and scientists, because, based on our results, these professionals will be able to outline future water resource management strategies.

RESUMO Este trabalho propõe estimativas de demanda de água para cenários futuros de uso e ocupação do solo e de verticalização utilizando análises espaciais e modelagem dinâmica com base em autômatos celulares para uma fração urbana do município de Campina Grande (PB). Dados reais de uso e ocupação do solo e de verticalização dos anos de 2011 e 2018 são utilizados para identificar o processo de mudança nesses bairros. Um conjunto de variáveis estáticas e dinâmicas relacionadas é selecionado para subsidiar a parametrização do modelo e simular as mudanças no uso e ocupação do solo e na verticalização, ocorridas no período. Após a validação das simulações para o ano de 2018 com base nos dados observados, novos cenários futuros são propostos para os anos de 2040, 2070 e 2100, identificando, assim, uma tendência de ocupação com algumas características específicas, como a substituição de áreas residenciais de um ou dois pavimentos por novos empreendimentos verticais, seja residencial, empresarial ou de serviços. Dado o aumento de ocupação urbana, as demandas de água capazes de atender à população também aumentam, aumento este que se confirmou neste trabalho. Entre os anos 2018 e 2100, essa tendência de aumento foi estimada em 300%. Uma comparação de cenários futuros considerando usos convencionais e racionais de água (utilizando mecanismos poupadores) também é apresentada.

Resumo Previsões do comportamento das mudanças que ocorrem no uso do solo são indispensáveis para um planejamento urbano adequado, indicando áreas mais propensas à ocupação humana. Dessa forma, o estudo tem por objetivo prever a expansão urbana da cidade de Fortaleza, localizada no nordeste do Brasil, utilizando um modelo dinâmico que combina autômatos celulares com as Cadeias de Markov (CA-Markov). Ele foi desenvolvido por meio de três etapas: aquisição e processamento dos dados; espacialização dos dados; e, modelagem dinâmica espacial. A matriz de transição markoviana forneceu o percentual de mudanças de uma classe para a outra ao algoritmo de simulação. Dados reais de entrada de uso do solo dos anos de 2009 e 2017 mostraram uma transição de 26,50% de áreas vegetadas para áreas urbanizadas. A validação do modelo apresentou excelentes resultados (índice de similaridade fuzzy superior a 0.8) para realizar simulações futuras (2020 até 2025). Segundo as previsões, em 2025, dos 297,10 km² de área urbanizada e vegetada, 82,43% serão de área urbanizada e apenas 17,57% serão de área vegetada. O modelo de simulação pode ser alimentado por mudanças que aconteçam dentro do período previsto, sendo incluídas na simulação como variáveis dinâmicas, obtendo uma simulação compatível com essas mudanças.