Para el desarrollo del trabajo se seleccionó un conjunto de AM españolas, así como su delimitación espacial. Ante la carencia de una delimitación y consideración oficial semejante a la existente en otros países (Feria, 2004), se adoptó la delimitación de 46 AM propuesta en Feria (2008) mediante la aplicación de la variable movilidad residencia-trabajo (figura 1).

En lo que respecta a los datos de partida, se emplearon los límites municipales, y la cartografía de usos de suelo CLC para 1990, 2000 y 2006. Dicha cartografía fue empleada entre otras razones por la existencia de una serie temporal amplia (que actualmente incluye CLC 2012 y CLC 2018), que permitía realizar un análisis de los cambios a lo largo del tiempo, así como por la posibilidad de comparar los resultados obtenidos, (a pesar de los posibles errores en dicha cartografía, ver Bach et al, 2006 o Catalá, Bosque y Plata, 2008) con otras áreas metropolitanas europeas.

Para el cálculo de las métricas, fue necesario convertir la cartografía CLC a formato raster, con un tamaño de píxel de 100m. De acuerdo con Pascual, Aguilera y Salado (2014), dicho tamaño de píxel es el más adecuado para el cálculo de las métricas a partir de CLC. De esta forma, las diferentes teselas o fragmentos urbanos extraídos de la cartografía CLC, y que posteriormente se analizaron mediante el cálculo de las métricas espaciales, quedaron representados por grupos de píxeles adyacentes de 100x100m.

Por otra parte, las categorías de CLC correspondientes a usos urbanos se agruparon previamente en una única categoría, sobre la que se realizarán todos los análisis de características espaciales. De este modo, para cada área metropolitana se dispuso de una cartografía de ocupación urbana del suelo en las tres fechas en cuestión.

La metodología se articula en las siguientes etapas: i) cálculo de un conjunto amplio de métricas espaciales para las 46 AM españolas, para las que se dispuso de la cartografía CLC (1990, 2000 y 2006), que permitieron cuantificar múltiples características espaciales de las mismas; ii) análisis factorial de los resultados obtenidos, para identificar un conjunto reducido de dimensiones o factores espaciales2 que agrupen diversas métricas espaciales altamente correlacionadas; iii) clasificación de las AM mediante análisis de conglomerados, empleando para ello las dimensiones espaciales anteriormente identificadas; iv) análisis de los cambios entre categorías de las AM, que se interpretaron como procesos de cambio espacial. Cada una de dichas etapas se presenta de manera detallada en los epígrafes subsiguientes. El software empleado para la realización de los análisis realizados fue ArcGIS 10.0 para el procesado de la cartografía de ocupación urbana elaborada a partir de CLC; Fragstats 4.0 (McGarigal, Cushman y Ene, 2012) para el cálculo de las métricas espaciales, así como Statgraphics, para el cálculo del análisis factorial y el análisis de conglomerados posterior.

Como primer resultado del análisis se obtuvieron las métricas para cada AM en las tres fechas señaladas. A continuación, del análisis factorial de las 15 métricas obtenidas para las tres fechas, se extrajeron cinco factores o dimensiones espaciales, los cuales permitieron explicar aproximadamente el 93% de la varianza total del conjunto de datos. A este respecto, y al obtenerse una medición Kaiser-Meyer-Olkin para muestreo idóneo mayor a 0.60 (concretamente 0.66), se pudo considerar que el análisis era viable para su factorización. Además, para facilitar la interpretación de los factores se realizó una rotación ortogonal mediante el método varimax. En la tabla 2 queda reflejado el porcentaje de varianza que explica cada factor, así como la carga de cada una de las métricas. Aquellas cargas cercanas a la unidad se interpretan como la correlación entre el factor y la métrica en cuestión, pudiendo realizarse una interpretación de las dimensiones espaciales obtenidas en el análisis factorial.

La dimensión 1 explica el mayor porcentaje de la varianza total (casi 45 %). Las mayores cargas recaen sobre las métricas del total del área urbana (CA), número de teselas (NP), longitud total de bordes (TE) y el área media de las teselas urbanas ponderadas por su tamaño (AREA_AM). Cuanto mayor es el valor de esta dimensión, mayor es la superficie urbana total (CA), mayor el número de teselas urbanas (NP), mayor la longitud de bordes (TE) y mayor el tamaño medio ponderado por el área (AREA_AM). Por tanto, podría interpretarse como el tamaño del área metropolitana (figura 2a), puesto que aquellas AM de gran tamaño presentan además una alta superficie urbana (CA), elevado número de teselas (NP) y por tanto elevada longitud de bordes (TE), y además presentan una tesela de gran tamaño constituida por la ciudad principal del área metropolitana, que les confiere un elevado valor del AREA_AM.

En la dimensión 2, las métricas con mayores cargas fueron: la densidad de bordes (ED) y la densidad de teselas (PD), ambas con cargas del 0,9. Este factor o dimensión, que explica el 20% de la varianza total, se interpreta como la fragmentación de los usos urbanos (figura 2b) en el AM, es decir mide el grado en que los usos urbanos se encuentran divididos en pocas o en muchas teselas urbanas. Aquellas AM con valores altos en esta dimensión estarán compuestas por un elevado número de teselas en relación al tamaño de su hinterland (elevado PD), que darán lugar a una alta densidad de bordes (ED) marcados por el contacto de estas teselas urbanas con los usos no urbanos a su alrededor. Por el contrario, valores bajos en este factor mostrarán AM formadas por pocas teselas o con poca densidad de teselas si su hinterland es muy amplio.

La tercera dimensión espacial, con una varianza explicada de aproximadamente el 15%, se encuentra vinculada a las métricas de forma (SHAPE_MN y SHAPE_AM) y el índice de dimensión fractal (FRAC_MN y FRAC_AM). Por tanto, este factor se puede interpretar como la complejidad de la forma de las teselas urbanas (figura 2c). En este sentido, valores altos de esta dimensión se interpretan como formas más elongadas y complejas en las teselas urbanas, como por ejemplo presentan aquellas AM que se desarrollan a lo largo de la línea de costa o fuertemente condicionadas por la topografía (figura 2c). Valores bajos por su parte representarán teselas con formas similares a las del círculo, que generalmente tenderán también a ser aquellas de menor tamaño.

Las dimensiones 4 y 5, explican cada una en torno a un 6% de la varianza total, luego son mucho menos relevantes. Concretamente, la dimensión 4 (figura 2d) se encuentra relacionada con las métricas que miden el aislamiento de las teselas, como la distancia media al vecino más próximo (ENN_MN y ENN_AM) por lo que se podría intepretar como el grado de aislamiento de las teselas que forman el AM. Así, valores altos se interpretarían como teselas urbanas muy separadas unas de otras. Finalmente, en la quinta dimensión la métrica con mayor carga fue el área media de las teselas urbanas (AREA_MN), de tal forma que valores elevados muestran AM donde los fragmentos o teselas urbanas presentan un elevado tamaño medio (figura 2e).

Los resultados del análisis de conglomerados de las 5 dimensiones espaciales para el año 2006 permitieron clasificar las 46 AM en cinco grupos, tras realizar diversas pruebas desde 8 a 4 grupos. La figura 3 muestra el mapa con la clasificación realizada empleando la cartografía CLC para el año 2006, pudiendo observarse en este último el grado de proximidad o similitud de unas AM frente a otras. La tabla 3 por su parte resume las características de cada uno de los grupos, los valores obtenidos en cada una de las 5 dimensiones espaciales y algunos ejemplos de AM incluidas en cada categoría.

El primero de los grupos identificados se corresponde con AM de gran tamaño, que adquieren valores altos en todos los factores (tamaño, fragmentación, complejidad de la forma de las teselas y tamaño medio), especialmente del factor de tamaño, y a excepción del factor de aislamiento (tabla 3), que presenta valores bajos dada la proximidad que presentan sus diferentes teselas urbanas. Este grupo está compuesto por AM que tienen una extensión elevada, presentan un número elevado de teselas urbanas, algunas de dichas teselas de gran tamaño, que además presentan formas complejas y que se sitúan unas muy cerca unas de otras (ver figura 4a). Constituyen un paisaje predominantemente urbano con alta fragmentación de sus teselas y muchos espacios intersticiales que no están ocupados por usos urbanos. A este grupo pertenecen las AM de Barcelona y Madrid (figura 4a).

El segundo grupo se ha denominado el de las AM dominadas por la presencia de formas elongadas. Se caracterizan fundamentalmente por los valores más altos en el factor de complejidad de las formas, así como por valores muy bajos para el factor de aislamiento. La mayor parte se corresponden con AM litorales, en las que la topografía condiciona el desarrollo urbano, produciéndose los crecimientos a lo largo de la línea de costa o a lo largo de estrechos valles, dando lugar a las citadas formas alargadas y sinuosas y con teselas poco separadas unas de otras. Un ejemplo de este tipo sería el área metropolitana de Santander (figura 4b), Vigo, Oviedo-Gijón-Avilés, San Sebastián, Málaga, Tenerife, Alicante o Benidorm.

Las AM de formas intermedias se caracterizan por presentar valores medios en todos los factores o dimensiones, sin que parezcan estar caracterizadas por ninguno de los factores en concreto. Las AM de este grupo, en general, no son muy extensas, aunque aparecen excepciones como son las AM de Valencia o Bilbao, y por lo general presentan una fragmentación intermedia Algunos otros ejemplos son Las Palmas de Gran Canaria, A Coruña, Tarragona o Cartagena (figura 4c).

Las AM de escasa fragmentación son un grupo de AM heterogéneo, pero que comparten valores bajos del factor de fragmentación. Esto sucede en dos casos fundamentales: i) cuando las AM tienen un estado de desarrollo poco evolucionado, sin que los fragmentos urbanos alrededor del núcleo principal sean muy numerosos AM de Algeciras, Girona o Logroño, figura 4d); ii) en el caso de AM de mayor grado de desarrollo (incluso AM de gran entidad como es el caso de Sevilla), en las que su delimitación es muy extensa y/o el núcleo principal aglutina gran parte de la ocupación urbana, lo que provoca que la densidad de teselas urbanas sea baja (dada la gran superficie de delimitación). Ejemplos de AM que se encuentran en esta situación serían Sevilla o Zaragoza.

Finalmente, las AM de formas simples son las que menores valores presentan en todos los factores, a excepción de los valores del factor del aislamiento, que son los más altos al estar los escasos fragmentos urbanos muy separados unos de otros. Se trata, por tanto, de AM con fragmentos o teselas urbanas escasas, de reducidas dimensiones y alejadas entre sí. Al ser teselas de pequeño tamaño presentan contornos simples y poco elongados. Ejemplo de este tipo serían las AM de Jaén, Vitoria, Huelva, Santiago, Badajoz, Lleida o Albacete (figura 4e).

Los resultados de las clasificaciones de las AM para el año 1990 y 2000, junto con la anteriormente comentada clasificación para 2006, mostraron tanto la estabilidad de algunas AM, que se mantuvieron en el mismo grupo durante las tres fechas, como los cambios de otras, que pasaron de un grupo a otro. A este respecto, como muestra la figura 5, se observa una tendencia a la transformación de AM desde los estados más iniciales (AM de formas simples, por ejemplo) hacia los grupos de AM de formas intermedias y de escasa fragmentación, que ven incrementado su número.

De esta forma, algo más de la mitad de las AM que fueron clasificadas en los grupos de “AM de formas simples” o “AM de escasa fragmentación” en 1990, han ido desarrollándose y dando lugar a formas más complejas hasta 2006, donde se han incluido en los grupos de “AM de formas intermedias” y “AM de formas elongadas”. Estas transformaciones, entendidas como cambios de categoría en la clasificación de diferentes fechas, pueden ser interpretadas como procesos de cambio en la estructura del paisaje de las AM. A continuación, se describen algunos de los principales procesos detectados.

Proceso 1. Desarrollo de AM de formas simples

Este proceso afecta, aproximadamente, a la mitad de las 14 AM pertenecientes al grupo de las “AM de formas simples”, que se han transformado lo suficiente para ser clasificadas en varios grupos de AM de mayor complejidad en la forma. Concretamente, durante el periodo 1990-2000, las AM de formas simples de Pamplona, León, Valladolid, Ourense y Manresa han evolucionado pasando a ser clasificadas como “AM en de escasa fragmentación”, debido al aumento de la fragmentación (factor 2), complejidad de las formas (factor 3) y sobre todo a la disminución drástica de la distancia media entre áreas urbanas (factor 4), como consecuencia de la aparición de nuevas teselas entre los fragmentos urbanos preexistentes (figura 6).

Proceso 2: Aparición de nuevas teselas en AM de escasa fragmentación

Este proceso, parecido al anterior, afecta AM como Murcia, Castellón y Elche, debido al aumento, principalmente, en los factores de fragmentación (factor 2) y tamaño (factor 1), así como la reducción del factor de aislamiento de las teselas. Esto se debe fundamentalmente al incremento del número de teselas que forman el área metropolitana, que provoca una menor distancia entre teselas y una mayor fragmentación (figura 7), produciéndose así su evolución hacia “AM de formas intermedias”. En algunos casos, como son el de Elche y Murcia, se produce la aparición de las nuevas teselas urbanas también con formas elongadas, dando lugar a continuos lineales (incremento del factor 3). En algunos casos, estas nuevas construcciones llegan a conectar zonas preexistentes, anteriormente separadas, por lo que la distancia entre ellas disminuye y se crean núcleos de mayor tamaño medio (factor 5).

Proceso 3: Conurbación litoral y dispersión en el interior en AM intermedias

Protagonizado por AM de formas intermedias, como Palma de Mallorca y Marbella en el período 1990-2000, que se trasforman en “AM de formas elongadas”, en las que se ha producido un crecimiento en torno a la franja costera adyacente a las zonas ya urbanizadas dando lugar a procesos de conurbación que generan fragmentos urbanos de mayor tamaño y formas elongadas (más complejas). Sin embargo, en las zonas del interior destaca la aparición de nuevas teselas urbanas distribuidas por el territorio que incrementan el número de fragmentos urbanos. El resultado de este proceso es, el incremento de los factores de tamaño (factor 1), fragmentación (factor 2), complejidad de las teselas (factor 3) y tamaño medio de las mismas (factor 5), así como la disminución del aislamiento de las teselas (factor 4) (figura 8).

Proceso 4. Proceso de agregación y coalescencia

Este proceso se pone de manifiesto fundamentalmente en el período 2000-2006, afectando a AM pertenecientes a diferentes grupos. Así, lo han experimentado AM de formas simples en 2000 como Almería, que pasa a ser clasificada en 2006 como “AM de escasa fragmentación”; “AM de escasa fragmentación” en 2000 como Zaragoza, Córdoba, Salamanca, Burgos, Pamplona y León, que pasan a ser clasificadas en 2006 como “AM de formas intermedias”; el AM de Málaga, que de ser clasificada en 2000 como “de formas intermedias”, es clasificada en 2006 como AM “de formas elongadas”; y finalmente el caso de Granada, que pasa de “AM de formas simples” a ser clasificada en el año 2000 como un “AM de formas intermedias”. Estas transformaciones se deben a un aumento principalmente en el factor de complejidad (factor 3) y tamaño medio (factor 5) (figura 9) como consecuencia de crecimientos agregados a las teselas existentes que dan lugar a conurbaciones en el entorno de elementos lineales, de la línea de costa (Málaga), o a núcleos preexistentes (Granada).

Proceso 5. El caso del AM Madrid

Además de los cambios de categorías de las AM que tienen como resultado los procesos descritos anteriormente, existe un cambio cuyos resultados merecen ser comentados detenidamente por lo anómalo de su comportamiento. Se trata de la clasificación del AM de Madrid-Alcalá Henares como AM de formas elongadas en el año 1990, en lugar de haber sido asignada al grupo de Grandes AM, tal y como sí que fue clasificada en 2000 y 2006, como sucede con Barcelona para las tres fechas.

A este respecto, es posible señalar que la delimitación del AM de Madrid-Alcalá de Henares, al igual que para el resto de AM, se realiza de acuerdo con los criterios de Feria (2008), a partir de datos del censo de 2001. Sin embargo, tal y como se observa en la figura 10, la extensión de dicha delimitación es tan grande para el AM de Madrid-Alcalá de Henares, que las zonas urbanas en 1990 suponían un porcentaje reducido de la extensión de su delimitación, con lo cual la densidad de teselas (PD), muy correlacionada con el factor de fragmentación (factor 2), mostró unos valores más bajos de los esperables, lo que la situó en la clasificación de 1990 en el nivel de AM de formas intermedias.

Probablemente este hecho se debe a: i) el extraordinario crecimiento y transformación de Madrid-Alcalá de Henares de 1990 a 2000 (figura 10), que la llevó a modificar incluso la extensión de sus límites en dicho período, como queda de manifiesto en el gran incremento del factor tamaño (factor 1), fragmentación (factor 2), complejidad (factor 3) y tamaño medio (factor 5), acompañado de pérdida de aislamiento (factor 4). Este proceso es similar al proceso de dispersión anteriormente descrito, pero con una dimensión mucho mayor; ii) la delimitación de las AM empleada, basada en movimientos pendulares, que no tiene una relación directa con las formas y patrones de ocupación, lo que podría condicionar en parte los resultados.

Por todo, ello es posible considerar a Madrid-Alcalá de Henares como perteneciente al grupo de Grandes AM en las tres fechas, pero con la concurrencia de un proceso de dispersión de gran escala acontecido en el período de 1990 a 2000 (figura 10).

El análisis realizado ha permitido identificar aquellas dimensiones espaciales que permiten explicar la variabilidad de la forma urbana de las AM españolas, así como clasificarlas en tres fechas. Posteriormente, la clasificación multitemporal y los cambios de categoría experimentados han permitido inferir procesos de transformación de las AM como consecuencia del crecimiento urbano.

En lo que respecta a las dimensiones identificadas, cinco han sido los factores o dimensiones que han permitido explicar la mayor parte de la variabilidad de las AM españolas. Algunas de ellas, como la densidad de bordes o de teselas, así como el aislamiento o el tamaño medio de las teselas, coinciden con las obtenidas por Cushman et al (2008) para estudios de paisaje en Estados Unidos. Otras, como por ejemplo el tamaño, también han sido seleccionadas como criterios de clasificación de AM en otros trabajos (ver Feria, 2013), por lo que se pueden interpretar como factores relevantes que se repiten a la hora de describir las formas urbanas de espacios metropolitanos.

En relación con la clasificación, se han agrupado las AM en cinco categorías atendiendo a sus características espaciales. Los grupos de AM de gran tamaño, AM de formas simples, o los dominados por formas elongadas, son probablemente los más fácilmente reconocibles. En ellos se incluyen, respectivamente. las grandes AM españolas (Madrid y Barcelona), las AM de desarrollo más incipiente (Almería, Albacete, Jaén, entre otras) o las AM litorales caracterizadas por su crecimiento a lo largo de la línea de costa. No obstante, los otros dos grupos (AM de formas intermedias, y AM de escasa fragmentación), son probablemente grupos heterogéneos de una interpretación menos intuitiva, ya que incluyen a AM de carácter muy diverso. Así, por ejemplo, las AM de Sevilla y Logroño, muy diferentes, se incluyen en el grupo de AM de escasa fragmentación. A este respecto, el tamaño de la delimitación del AM puede haber influido en que aquellas AM que presentaban delimitaciones más extensas hayan tenido valores artificialmente bajos de la dimensión 2 (fragmentación de las teselas).

En lo que respecta a los procesos, se han descrito tanto procesos de dispersión, como procesos de coalescencia o agregación. Los procesos de dispersión afectan generalmente a AM de formas más simples, y por tanto que se encuentran en etapas de desarrollo más incipiente. Dichas AM comienzan a experimentar procesos de suburbanización, que dan lugar a nuevas teselas en el entorno de los núcleos principales. Sufren por tanto un aumento de la superficie urbana, del número de teselas y de la densidad de las mismas, a la vez que disminuye la distancia media a la tesela más próxima, así como generalmente también el tamaño medio de las teselas. Por su parte, los procesos de coalescencia aparecen tanto en las AM de mayor desarrollo, como en las AM fuertemente condicionadas por la topografía o por la proximidad a la línea de costa. En ellas aparecen por tanto fenómenos de conurbación y de relleno intersticial de las teselas preexistentes. Se producen así incrementos del tamaño medio de las teselas y en ocasiones también de la complejidad de las formas.

Estos dos tipos de procesos, bien descritos y caracterizados en Dietzel, Herold, Hemphill y Clarke (2005), en lo que respecta a la evolución de las métricas, se reproducen en la dinámica de expansión de las AM españolas.

A pesar del interés de los citados resultados, existen algunos de ellos de carácter anómalo que merecen ser comentados. Así, además del citado caso del AM de Madrid, aparecen dos casos de asignación de AM a un grupo de clasificación que resulta del todo anómalo. Concretamente, el AM de El Ferrol y Pontevedra fueron clasificadas en el año 1990como “AM de gran tamaño” y “AM de formas elongadas” respectivamente, para posteriormente ser clasificadas en el año 2000 como AM “de formas elongadas” y “de formas simples”. Ambos cambios de categoría se deben a procesos ficticios producto de problemas en la cartografía CLC y a las propias características de la ocupación urbana en las AM de Galicia. A este respecto, la clasificación de El Ferrol como “AM de gran tamaño” se debe al cartografiado como zonas urbanas de extensas áreas que únicamente incluían algunas teselas de ocupación urbana de baja densidad (ciudad difusa, ve Dalda, García y García, 2006). Estas teselas urbanas ficticias dieron lugar a grandes manchas continuas de uso “urbano” con bordes muy sinuosos, de elevada complejidad de formas y tamaños medios elevados, que presentaban a su vez elevada fragmentación (elevada densidad de teselas), lo que, a pesar de su tamaño muy reducido, la llevaron a ser clasificada junto con Barcelona.

Este problema se solventó parcialmente al aumentar la precisión de los datos de CLC en años posteriores, que implicaron la eliminación de grandes superficies de la categoría de zonas urbanas. De este modo, lo que en 1990 era erróneamente un gran continuo urbano, se desagregó en áreas de menor tamaño medio, y con menor superficie urbana total, que provocaron que en años sucesivos fuera catalogada como “AM de formas elongadas”, categoría mucho más adecuada a sus características. Sin embargo, este error en la CLC 1990 emerge en el presente estudio como un proceso ficticio, que no se corresponde con un cambio real de las formas de las zonas urbanas. Errores similares a estos han sido descritos para la cartografía CLC en algunos otros trabajos como por ejemplo los de Bach et al (2006) o Catalá et al. (2008).

En este mismo sentido, es posible que algunos de los otros procesos identificados y descritos anteriormente se puedan haber producido, al menos parcialmente, como consecuencia de errores en la clasificación de los usos urbanos en CLC en alguna de las fechas analizadas. Igualmente, cierto tipo de procesos de crecimiento urbano que se producen a una escala más detallada tampoco sean identificados, ya que la cartografía CLC no consigue detectarlos. (Aguilera-Benavente et al, 2014).

Por ello, sería interesante realizar análisis similares empleando cartografías de mayor detalle, como por ejemplo SIOSE, que permitirían identificar procesos de dispersión urbana de pequeño tamaño que no son recogidos por CLC. Igualmente, conviene no obviar el hecho de que los procesos identificados emanan de la inclusión de cada AM en una categoría de las obtenidas en el análisis de conglomerados, y que dicho análisis puede ser sensible, entre otros aspectos, al número de agrupamientos y algoritmo de clasificación seleccionado.