Modelos de Análise de Acessibilidade Rodoviária em SIG – aplicação ao caso de Moçambique by Paulo Matos Martins

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA Área Departamental de Engenharia Civil

Modelos de Análise de Acessibilidades Rodoviárias em SIG – Aplicação ao Caso de Moçambique Vidhia Govan Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Vias de Comunicação e Transportes Júri: Presidente: Licenciada Luísa Maria Ferreira Cardoso Teles Fortes, Professor Adjunta (ISEL) Vogais: Mestre Luís Vasconcelos, Professor Adjunto (IPV) Mestre Paulo José de Matos Martins, Professor Adjunto (ISEL) Março de 2012

ESTRUTURA DA APRESENTAÇÃO  Capítulo I – Introdução

 Capítulo II – Metodologias de Medição da Acessibilidade Regional  Capítulo III – Caracterização da Rede Rodoviária de Moçambique  Capítulo IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária  Capítulo V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Capítulo VI - Conclusões MODELOS DE ANÁLISE DE ACESSIBILIDADES RODOVIÁRIAS EM SIG – APLICAÇÃO AO CASO DE MOÇAMBIQUE

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CAPÍTULO I - Introdução Enquadramento  País com grande desenvolvimento socioeconómico;

 Necessidade de garantir acessibilidades com níveis de qualidade ajustado ao desenvolvimento futuro;  Elaborar um projecto inovador e útil;  Criar um modelo em SIG para o planeamento de transportes e análise de acessibilidades.

Análise de Acessibilidades

Tecnologias de Geoprocessamento – Ferramentas SIG

Instrumentos de Apoio ao Planeamento Rodoviário Regional

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CAPÍTULO I - Introdução Objectivos

Principais objectivos:  Desenvolver um modelo rodoviário que permita a análise das acessibilidades rodoviárias regionais de Moçambique – utilizando um SIG;  Contribuir para o estudo das acessibilidades rodoviárias em Moçambique;  Disponibilizar um modelo que analise, diagnostique e proponha cenários na Rede Rodoviária Nacional de Moçambique;

 Criar condições, para futuramente, identificar lacunas e propostas de solução para as situações críticas identificadas;  Estudo de alguns conceitos teóricos relacionados com o cálculo de Indicadores de Acessibilidade MODELOS DE ANÁLISE DE ACESSIBILIDADES RODOVIÁRIAS EM SIG – APLICAÇÃO AO CASO DE MOÇAMBIQUE

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CAPÍTULO II – Metodologia de Medição da Acessibilidade Regional

Revisão Bibliográfica do Conceito

Acessibilidade

Accessibilitas, do latim, – qualidade de ser acessível, facilidade na aproximação ou obtenção

Identifica áreas com desigualdades na oferta de Infra-estruturas básicas (Goto, 2000)

Directamente relacionada com a qualidade de vida dos cidadãos (Vasconcelos, 2000)

Acessibilidade

Aplicado na literatura como uma das melhores medidas de qualidade de serviço de transportes (Handy 1992, in Raia Jr., 2000)

Elemento–chave para a obtenção de um sistema de transporte eficiente, sustentável e de alta qualidade (Martin Cullen, 2006)

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CAPÍTULO II – Metodologia de Medição da Acessibilidade Regional

Revisão Bibliográfica do Conceito

Análise da Acessibilidade:

Acessibilidade

Mobilidade

Proximidade

Acessibilidade •

“Conectividade”

Mobilidade

VS • Facilidade com Facilidade com que os que os destinos Fonte: adaptado de Farias, T., (s.d.) deslocamentos são alcançados são efectuados

Fonte: adaptado de Farias, T., (s.d.)

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CAPÍTULO II – Metodologia de Medição da Acessibilidade Regional

Aplicação dos Indicadores de Acessibilidade

Indicadores de Acessibilidade

Planeamento Urbano e Regional

Definem os níveis de equidade e competitividade das cidades e regiões.

Planeamento Rodoviário

(localização de Actividades) • Utilizados para estudar cenários de reorganização de actividades; • Exemplos: reorganização de redes hospitalares, escolares, escoamento de produtos agrícolas, etc.

• Quantificar os ganhos de acessibilidade entre alternativas planeadas; • Comparar equidades actuais e futuras e identificar “missing links” e zonas com “efeito de rede” deficiente.

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CAPÍTULO II – Metodologia de Medição da Acessibilidade Regional

Identificação dos Indicadores Relevantes

 Vickerman (1974);

 Morris et al (1978);  Richardson & Young (1982);

 Bartolomeu & Caceres (1992);  Puebla (1994);  Niemeyer (1997);  Arruda (1997);  Raia Jr. (2000);  Ordosgoitia (2000)

Exemplos de Indicadores de Acessibilidade:  Indicadores de Separação Espacial;  Indicadores de Oportunidades;  Indicadores utilizados na Engenharia de Tráfego;  Indicador para Abordagem Desagregada Fonte: adaptado de Lee & Goulias (1997), Giannopoulos & Boulougaris (1989), Morris et al.(1979)

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CAPÍTULO II – Metodologia de Medição da Acessibilidade Regional

Identificação dos Indicadores de Acessibilidade Analisados Indicadores de Separação Espacial

Indicadores de Oportunidades

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CAPÍTULO III – Caracterização da Rede Rodoviária Moçambicana Divisão Administrativa de Moçambique

Região

Província Niassa

Capital Lichinga

Norte

Cabo Delgado

Pemba

Nampula

Zambézia

Quelimane

Tete Manica Sofala

Tete Chimoio Beira

Inhambane

Gaza Maputo

Xai Xai Matola

Centro

Sul

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Breve Caracterização do Sector de Transportes em Moçambique

Principais Modos de Transporte: Rodoviário

• Particular; • Público (autocarros convencionais, mini-autocarros privados  15 lugares “chapas”.

Ferroviário

• Rede Ferroviária Sul – Corredor de Limpopo; • Rede Ferroviária Centro – Corredor de Beira; • Rede Ferroviária Norte – Corredor Nacala.

Marítimo

Aéreo

• Porto de Maputo/Matola; • Porto de Beira; • Porto de Quelimane.

• Aeroportos e Aeródromos; • Transporte Aéreo Nacional; • Transporte Aéreo Internacional.

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CAPÍTULO III – Caracterização da Rede Rodoviária Moçambicana Caracterização do Sector Rodoviário

Estradas

Infra-estruturas de Transporte Principal esforço de investimento do País

Rede de Estradas Classificadas de Moçambique (ANE)  30.000 km de estradas;  Apenas 20% estão pavimentadas; Existe um número não conhecido de estradas não classificadas (estradas urbanas e distritais);  Programas de Reabilitação e Manutenção (1997-2007) Redução de 77% para 8% de estradas intransitáveis. Aumento de 7% para 69% de estradas em condições boas e razoáveis. MODELOS DE ANÁLISE DE ACESSIBILIDADES RODOVIÁRIAS EM SIG – APLICAÇÃO AO CASO DE MOÇAMBIQUE

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CAPÍTULO III – Caracterização da Rede Rodoviária Moçambicana Caracterização Socioeconómica e Sociodemográfica Caracterização Sócioeconómica:  Principal Actividade Económica Agricultura;  Agricultura  26% no PIB, 80% do emprego;  Baixa Produtividade  Escassez da água;

 Principais Produtos  tabaco, canade-açúcar, chá e castanha de cajú;  Economia Moçambicana cresceu  8,4%, 1º Quadrimestre de 2011  Transportes, comunicações, serviços financeiros  Crescimento Económico

Caracterização Sóciodemográfica: Província

Niassa Cabo Delgado Nampula Zambézia Tete Manica Sofala Inhambane Gaza Maputo Total

Superfície % km2 129.405 16 78.009 10 78.300 10 103.009 13 100.872 13 62.393 8 67.758 9 68.778 9 75.472 10 23.661 3 787.657 100

População km2 1.170.783 1.606.568 4.005.639 3.849.455 1.783.967 1.412.248 1.642.920 1.271.818 1.228.514 2.300.524 20.272.436

% 6 8 20 19 9 7 8 6 6 11 100

Densidade (hab/km2) 9 21 51 37 18 23 24 18 16 97 26

 Grande Parte da População vive no meio rural  80% de actividade económica e emprego no meio rural Um terço da população é urbana – País menos urbanizado do mundo.

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária

Introdução Processo para a Construção do Modelo da Rede Rodoviária:

1º Recolha de Dados Inventários

2º Topologia

4º Calibração fina da rede com base na Velocidade

3º Correcção de Arcos

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária 1º - Recolha de Dados - Inventários  Dados da ANE (Administração Nacional de Estradas )

Fonte: ANE, (2007 -2010)

Fonte: CENACARTA, (1996 -1999)

 Dados do CENACARTA (Centro Nacional de Cartografia e Teledetecção ).

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária 2º - Topologia

Topologia

Lógica matemática que um computador aplica para identificar as relações entre ruas que se intersectam e terrenos adjacentes, vistos em planta

 Nos SIG – para garantir a integridade dos dados é importante utilizar regras topológicas;  A Topologia  garante a qualidade dos dados e permite a execução de algumas funções de análise espacial;

Regras Utilizadas para a correcção dos erros:

 Modelo de dados topológicos representa os objectos espaciais  grafo composto por nós e arcos.

 Must not have dangles; Must not have pseudos; Must not overlap

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária 2º Topologia  Identificação dos Erros de Topologia nos dados da ANE

 Exemplos de Erros detectados

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária 2º Correcção dos Erros de Topologia  Barra de Ferramentas Topology – do ArcMap

 Aspecto final da Rede, após a correcção

 Correcção dos Arcos Sobrepostos

 Correcção do Entrecruzamento de Arcos

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária 3º - Correcção dos Arcos  Rede ANE 1.461 arcos ( 33.794 km de vias) Encontrados erros no percurso de certos arcos !!!! Solução

Percorrer Moçambique (ArcGIS Base Maps + Google Earth). Troços mais simples – corrigir directamente no ArcGIS. Troços mais complexos - exportar parte dos arcos para o Arc Map e ajustar e corrigir os dados ANE.

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária 3 º Correcção dos Arcos  Rede de Estradas do Google

 Comparação no ArcMap

Exportar para o ArcMap

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária 3º Correcção dos Arcos  Sobreposição da Rede da ANE com a Rede Google

 Exemplo – Estradas Primárias

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária

3º Correcção dos Arcos  Correcção de Arcos com o Editor (Ferramenta do ArcGis)

 Exemplo de Correcção para a N4 (Maputo - Ressano Garcia)

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo da Rede Rodoviária

4º - Calibração fina da rede com base na Velocidade Rede Rodoviária

Arcos

 Criação de Routes (Percursos) - Network Analyst; Calibração fina da rede com base na Velocidade

 Verificação dos tempos de percurso;  Percursos continuavam com tempos elevados e desadequados da realidade

Características dos Arcos

Paved Type (Tipo de Pavimento) Condições das Estradas

Hierarquia

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo de Rede

4º Calibração fina da rede com base na Velocidade  Resolução das Discrepâncias

Condições/ Tipo de Pavimento

Boas

Razoáveis

Fracas

Má

Intransitáveis

Terra Batida

Saibro arenoso

Pavimentada

Desconhecido

Pavimento Velocidades Condições Velocidades Pavimento Condições Velocidades Estradas Paved 75 Boas 75 Boas 75 Estradas Estradas Razoáveis Primárias Gravel 65 75 Razoáveis 75 Primárias Primárias Combinação com Paved Earth 55 Fracas 65 Fracas 70 pav./cond. Ferry 60 Má 55 Má 65 Desconhecido 50 Intransitáveis 50 Intransitáveis 62,5

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CAPÍTULO IV – Construção do Modelo de Rede

4º Calibração fina da rede com base na Velocidade  Resolução das Discrepâncias

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicadores Propostos - Resumo Indicadores de Separação Espacial:  Indicador de Sinuosidade (I.S.);  Velocidade Equivalente Recta (VER).

Indicadores de Oportunidades para Análise Demográfica:  Indicador de Acessibilidade (geoprocessamento SIG);  Tempo Médio Ponderado (geoprocessamento SIG);  Indicador Global Agregado (IGA - proposta);  Indicador de Gutierrez e Urbano (IGU – revisão bibliográfica);  Comparação entre IGA e IGU.

Indicadores de Oportunidades para Análise Económica (PIB) :  Indicador de Acessibilidade (geoprocessamento SIG);  Tempo Médio Ponderado (geoprocessamento SIG);  Indicador Global Agregado (IGA - proposta);  Indicador de Gutierrez e Urbano (IGU – revisão bibliográfica);  Comparação entre IGA e IGU. MODELOS DE ANÁLISE DE ACESSIBILIDADES RODOVIÁRIAS EM SIG – APLICAÇÃO AO CASO DE MOÇAMBIQUE

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador de Sinuosidade e Velocidade Equivalente Recta Indicador de Sinuosidade (IS)

Velocidade Equivalente Recta (VER)

• Acessibilidade geográfica entre dois pontos i e j

• Acessibilidade ponderada pela qualidade da via

ISi , j 

Vi , j 

Si , j Li , j Si , j ti , j

1

ISi , j 

VERi , j 

Vi , j VERi , j

Li , j ti , j

 Vi , j

Si , j ti , j Si , j Vi , j    VERi, j  Li , j Li , j ISi , j ti , j

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador de Sinuosidade e Velocidade Equivalente Recta  Exemplos de Indicador de Sinuosidade (IS) e Velocidade Equivalente Recta (VER)

VER (Km/h)

Xai -Xai Beira Lichinga Pemba

53 46 49 52

ISméd.

1,30 1,34 1,47 1,36

Exemplo de ligação de Maputo a 4 Capitais MODELOS DE ANÁLISE DE ACESSIBILIDADES RODOVIÁRIAS EM SIG – APLICAÇÃO AO CASO DE MOÇAMBIQUE

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador de Acessibilidade Demográfica  Medição da Acessibilidade Demográfica  Capitais Províncias;  Modelo de Distribuição Demográfico (desagregado) – 128 distritos de Moçambique  Geoprocessamento no ArcGis

 Através de dados facultados pela ANE e dados a nível de população retirados do Portal do INE de Moçambique;  Cálculo da Densidade Populacional – Criar um novo campo na tabela de atributos

População Dens  Área

Distrito

Pop.

Distrito

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

População Dens  Área

Distrito

Pop.

Distrito

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador de Acessibilidade Demográfica  Definição dos Intervalos de Tempo  Criação das Isócronas  Análise de Acessibilidades  tempo máximo de transporte equivalente a 16 horas (960minutos);  Intervalos de Tempo : [0-60], [60-120], [120-180], [180 - 240], [240-360], [360-480], [480-960] minutos;  Criar Isócronas a partir de cada uma das Províncias;  Intersecção entre as Distritos e as isócronas;  Recalcular as novas áreas de cada “pedacinho”  Determinar a população distribuída

População  DensidadePop  Área

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

População  DensidadePop  Área

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador de Acessibilidade Demográfica  Distribuição de População – Província de Maputo

População - Maputo

0 - 60

1.812.374

60 -120

232.871

120 - 180

380.379

180 - 240

613.362

240 - 360

489.013

360 - 480

583.944

480 - 960

2.079.304

População

Maputo

2.079.304

1.812.374

232.871 380.379

613.362 489.013 583.944

0 - 60 60 -120 120 - 180 - 240 - 360 180 240 360 480 Intervalos de Tempo (minutos)

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480 960

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Tempo Médio Ponderado pela Distribuição da População  Tempo Médio Ponderado

t  População  TempoMédioPonderado   População Tempo Médio Ponderado (minutos)

médio

700 600 500 400 300 200 100 0

508 347

389

509

511

557

569

580

615

420

Capitais

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador Agregado relativo à População  Indicador Global Agregado (IGA)

Indicador Agregado

IGA 

40 35 30 25 20 15 10 5 0

 População TempoMédioPonderado

17,83 18,01 19,3919,66

27,07 21,03 22,53

33,78 31,65 29,31

Província SOFALA Manica Inhambane Niassa Maputo Nampula Cabo Delgado Zambézia Tete Gaza

Capital Indicador Agregado Beira 27,07 Chimoio 29,31 Inhambane 18,01 Lichinga 19,66 Matola 17,83 Nampula 33,78 Pemba 21,03 Quelimane 31,65 Tete 22,53 Xai - Xai 19,39

Capitais

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador Agregado relativo à População  Rácios e outras comparações entre IGA´s

IndicadorAgregado Zambézia 31,65  RácioIndicadorAgregado   IndicadorAgregado Inhambane 18,01  RácioIndicadorAgregado  1,76  Rácios e outras comparações entre IAG´s

 Oscilações em torno da média:

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador Gutierrez e Urbano  Metodologia de Cálculo: - Matriz dos Tempos de Percurso (minutos) entre as capitais de Província; - Dados de População (INE, Moçambique)

 Expressão do Indicador: N

A i

 População  t j

i, j

 População j

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos

Indicador de Gutierrez e Urbano  Indicador de Gutierrez e Urbano relativo à População

Indicador G&U

1200 1000

843

800 600

545

589

621

662

860

931

972

1.065

670

400

200 0

Capitais

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos Comparação entre o Indicador de Gutierrez e Urbano e o Tempo Médio Ponderado  Tempo Médio Ponderado -Tempo máximo de viagem até 16horas  960 minutos

 Indicador de Guitierrez – Recalcular o Indicador Restrição nos Tempos de Viagem 16horas  960 minutos

Tempo Médio Indicador de Ponderado Gutierrez e Urbano Sofala Beira 580,40 549,69 Manica Chimoio 569,65 539,58 Inhambane Inhambane 508,49 580,14 Niassa Lichinga 615,08 585,22 Maputo Matola 347,31 443,98 Nampula Nampula 420,59 433,48 Cabo Delgado Pemba 511,35 515,11 Zambézia Quelimane 509,62 418,27 Tete Tete 557,16 504,28 Gaza Xai - Xai 389,75 371,92 Província

Capital

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos Indicador de Acessibilidade Económica Preços Constantes de 2003 (103 MT) Região/Províncias 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Norte 19.012,4 21.145,4 23.025,4 24.603,1 26.183,2 28.225,9 30.856,3 Niassa 2.612,2 2.969,5 3.367,0 3.663,1 3.914,9 4.247,9 4.574,2 Cabo Delgado 3.945,0 4.444,5 4.956,4 5.439,7 5.859,7 6.303,6 6.964,5 Nampula 12.455,2 13.731,5 14.701,9 15.500,3 16.408,7 17.674,4 19.317,5

2007 33.281,1 4.906,2 7.281,0 21.094,0

2008 35.819,3 5.208,7 7.768,5 22.842,2

2009 38.167,9 5.578,5 8.294,1 24.295,2

Centro Zambézia Tete Manica Sofala

28.466,7 8.677,3 5.046,2 4.438,9 10.304,3

31.889,3 9.701,3 5.582,4 4.991,8 11.613,9

35.108,3 10.664,3 6.239,5 5.552,6 12.652,1

37.528,3 11.345,2 6.819,3 5.899,0 13.464,8

40.363,5 43.953,0 48.208,0 12.067,9 131.437,0 14.385,3 7.501,0 8.356,7 9.356,9 6.333,2 6.740,1 7.409,2 14.461,4 15.712,5 17.056,5

51.861,2 15.534,6 10.071,3 7.916,8 18.338,6

54.774,5 16.586,1 9.969,9 8.512,3 19.706,2

58.491,4 17.645,5 10.763,5 9.082,9 20.999,5

Sul Inhambane Gaza Maputo Cidade de Maputo Moçambique

37.510,1 5.365,4 4.466,5 11.093,7 16.584,5 84.989,3

42.369,6 5.935,5 5.004,1 13.055,4 18.374,7 95.404,3

46.078,6 6.533,7 5.480,8 14.276,0 19.788,2 104.212,3

48.841,3 6.909,0 5.790,7 15.554,3 20.587,3 110.972,7

53.174,9 7.851,1 6.172,8 16.829,5 22.321,4 119.721,6

66.157,5 10.315,7 7.780,4 20.250,5 27.810,8 151.299,9

71.041,0 11.065,9 8.417,7 21.679,7 29.877,7 161.634,9

75.395,5 11.800,6 8.948,8 22.950,1 31.696,0 172.054,8

Dens

PIB

PIB 

percapita

57.584,6 8.510,1 6.567,3 17.936,4 24.570,7 129.763,5

61.966,2 9.470,2 7.128,1 19.227,0 26.140,8 141.030,4

 População

Área

Pr ovíncia

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CAPÍTULO V – Cálculo de Indicadores de Acessibilidade Genéricos Indicador de Acessibilidade Económica

Dens

PIB

PIB 

percapita

 População

Área

Pr ovíncia

PIB (109 MT)

Distribuição do PIB Província Maputo 60.000

38.331 35.108 29.815 20.634 12.7557.962

40.000 26.293 20.000 0

0 - 60 60 - 120 - 180 - 240 - 360 - 480 120 180 240 360 480 960

Intervalos de Tempo (minutos) MODELOS DE ANÁLISE DE ACESSIBILIDADES RODOVIÁRIAS EM SIG – APLICAÇÃO AO CASO DE MOÇAMBIQUE

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CAPÍTULO VI - CONCLUSÕES

Principais Conclusões:  Modelo de Rede  Dados fornecidos pela ANE;

 Calibração  inquéritos informais em Moçambique, (entrevistas com técnicos da ANE);  Análise de Acessibilidade Genéricas  objectivo global  Teste;  Ferramenta importante  Planeamento Estratégico dos Transportes e das Acessibilidades ao Equipamentos Sociais e Indústrias em Moçambique;  Bom exemplo de “cooperação Norte-Sul” (custos reduzidos)  modelo criado será oferecido ao Governo Moçambicano.

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CAPÍTULO VI - CONCLUSÕES

Perspectivas Futuras:  Quantificação das acessibilidades e obtenção de indicadores a partir de um conjunto estratégico de análises para suporte ao Planeamento Rodoviário (incluindo a análise de cenários de investimento alternativos);  Potencial para o estudo de acessibilidade sectorial ou regional – actividades por definir;  Possibilidade de integração do modo ferroviário e das ligações aéreas e portuárias (fora do âmbito do presente do trabalho)

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