ZONIFICACIÓN AGROECOLÓGICA CACAO MEDIANTE EL USO DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

Para la zonificación del rubro del cacao se han considerado siete variables, las cuales constituyen características básicas para  garantizar la productividad y calidad del  Cacao. Es importante identificar claramente cuáles son las variables que se requieren para la zonificación agroecológica, este proceso es previo al procesamiento. En el caso del rubro con el cacao se han tomado variables y categorías descritas en la Tabla 1. 

Parámetros	Categorías			Rangos - Raster
	Apta	Medianamente Apta	No Apta	Apta	Medianamente Apta	No Apta
Temperatura promedio (°C)	25	20 - 30	< 20 y > 30	1	2	3
Precipitación (mm/ciclo)	1250 - 3000	< 4000	< 1000 y > 4000	1	2	3
Pendiente (%)	0 - 25		> 25	1	2	3
Textura	Media	Moderadamente gruesa -Media	Gruesa o Fina	1	2	3
Profundidad (cm)	> 100	50 - 100	< 50	1	2	3
Pedregosidad (%)	Sin a frecuentes		Abundantes	1	2	3
pH	6..5 - 7.5	8.0 - 4.5	< 4.5 y > 8.0	1	2	3
ZAE				7	14	21

Tabla 1: Variables Cacao

En base a las categorías mostradas en la Tabla 1, se evidencia que al asignar valores a cada una de las variables de acuerdo a las categorías de (Apta, Medianamente Apta y No Apta), se obtiene un total de 21 puntos a los rangos de salida en la clasificación de los archivos Raster; de esta manera, se tendría valores para cuantificar la zonificacación agroecológica del Cacao de la siguiente manera: 

ZAE<=7  Aptos

ZAE >= 8 y ZAE <= 14 Medianamente Aptos

ZAE > 14 No aptos

Pendiente:

Empleando la cobertura de curvas de nivel de la cartografía disponible del Instituto Geográfico Militar (altimetría - Figura 1), se generó el Modelo Digital del Terreno (DTM - Figura 2). Para esta fase se utilizó la herramienta 3D Analyst del ArcGIS 9.3. Dentro del menú de la barra 3D Analyst, se desplegó la opción “CREATE TIN FROM FEATURES”, se tomó como referencia el valor de la curva de nivel con la finalidad de obtener la red irregular de triángulos. Los archivos TIN (Triangular Irregular Networks), son utilizados para representar superficies en tres dimensiones, la creación del TIN constituye un paso preliminar básico para la obtención de un archivo en formato Raster. Un tipo de datos Raster, constituye una imagen digital representada en mallas; puesto que, se divide el espacio en celdas o píxeles regulares, cada una de ellas representa un único valor. El píxel es la unidad mínima de información de una imagen (Chuvieco, 2005).

Figura 1: Cobertura Curvas de Nivel

Figura 2: Modelo Digital del Terreno

Una vez obtenido el MDT, es necesario convertir esta información a Modelo Digital de Elevaciones, el cual describe la altimetría de un sector mediante un conjunto de cotas. Para esto, se utilizó la herramienta 3D Analyst del ArcGIS 9.3. Dentro del menú de la barra 3D Analyst, se desplegó la opción “Conversion TIN to Raster", el resultado puede visualizarse en la Figura 3.

Figura 3: TIN to Raster

Para obtener el mapa de pendiente de la Provincia de Sucumbíos, se utilizó el raster  el Modelo Digital de Elevación (Figura 3), y se aplicó la herramienta Slope del 3D Analyst ArcGIS 9.3. Dentro del menú de la barra 3D Analyst, se desplegó la opción Raster Surface y se utilizó la herramienta antes mencionada para crear las pendientes  de la Provincia que tienen un rango de 0 -  64,36%. Al utilizar esta herramienta es importante definir previamente si se desea que los datos de pendiente se desplieguen en grados o porcentajes. A continuación en la Figura 4 podemos observar el mapa de pendientes, resultado de la aplicación de la herramienta antes descrita.

Figura 4: Pendientes

Como podemos observar en la Figura 4; en la parte izquierda en la tabla de contenidos se pueden observar los valores de pendiente obtenidos clasificados en 32 rangos, estos valores han sido calculados a partir de las elevaciones que se encuentran en la cobertura de curvas de nivel de la Provincia de Sucumbíos. Para nuestro objetivo, es necesario hacer una reclasificación de los datos obtenidos en el mapa de pendientes tomando como referencia los rangos obtenidos previamente en la  Tabla 1. Para esta fase se utilizó la herramienta Reclassify, ubicada en la caja de herramientas (Arc ToolBox), en "Spatial Analys Tools - Reclassify". Con esta herramienta lo que logramos es asignar nuevos valores a nuestro mapa de pendientes con una clasificación ya establecida (Figura 5).

Figura 5: Reclasificación Pendientes

A través de la herramienta "Reclassify" asignamos como nuevos valores a los rangos obtenidos en el proceso de clasificación del cacao; es decir, asignamos el valor de 1 para todos aquellos que se encuentran en el rango de 0 - 25% de pendiente, ya que éstos corresponden a la categoría de Apta y Medianamente Apta; mientras que aquellos valores que superen este rango son clasificados con el valor de 3, correspondientes a la Categoría  No Apta. En la figura 6 podemos observar las pendientes reclasificadas.

Figura 6: Pendientes reclasificadas

Al ser ArcGIS un software que puede soportar datos alfanuméricos (vector) y también imágenes (raster), es posible aplicar  filtros para el mejoramiento del raster obtenido por la reclasificación de las pendientes; a través de este proceso se eliminan pixeles que no son representativos para la escala de trabajo y se mejora la calidad del producto. En base a ello se emplea la herramienta Majority Filter, ubicada en el ArcTool Box, en la herramienta Spatial Analyst Tool, Generalization. (Ver Figura 7).

Figura 7: Majority Filter

En la figura: 8 se puede observar  el procedimiento con el cual se aseguró que las áreas que no son representativas (píxeles aislados) sean absorbidas por las clases predominantes.

Figura 8: Majority Filter Pendientes

Temperatura promedio (°C)

Para todas las demás variables disponibles en archivos tipo vector (polígonos), es necesaria su transformación a archivos tipo raster; puesto que al tener todas las variables clasificadas y asignadas de la manera establecida en la Tabla 1, estas pueden ser procesadas a través del Algebra de Mapas, que no es más que un conjunto de operadores que se ejecutan sobre una o varias capas raster de entrada (Variables) para producir una o varias capas raster de salida (Zonificación Agro-Ecológica).

De esta manera, en el Arc Toolbox desplegamos el conjunto de herramientas "ConversionTools" y buscamos la opción "Polygon To Raster". En el campo Value Field escogemos la variable donde se encuentra almacenada a la información que va a ser tratada en la tabla de atributos. En este caso RANGO_TEMP. A continuación podemos observar en la Figura 9 la aplicación de la herramienta a partir de la cobertura de polígono.

Figura 9: Transformación Polígono - Raster

Figura 10: Reclasificación Raster

Como vimos anteriormente, una vez convertido el archivo vector a raster, es necesario reclasificar la información de acuerdo a la clasificación previamente establecida en la Tabla 1. En la  Figura 10 podemos apreciar el resultado de la aplicación de la herramienta " Polygon To Raster " y  la ejecución de la herramienta "Reclassify".

A continuación, en la Figura 11 se muestra el resultado de la reclasificación del raster de temperatura; mientras que en la Figura 12 se puede visualizar el filtro aplicado al raster de la reclasificación de la temperatura.

Figura 11: Reclasificación Temperatura

Figura 12: Majority Filter Temperatura

El mismo procedimiento se realizó a las otras 5 variables mencionadas a continuación:

•         Precipitación (mm/ciclo)
•          Textura
•          Profundidad (cm)
•          Pedregosidad (%)

En la Figura 13, podemos observar el uso de cada una de las herramientas descritas para las diferentes variables partiendo desde un archivo tipo vector. A continuación se explican mediante un diagrama de flujo, los procesos que se tienen en la figura antes mencionada.

pH

Figura 13: Diagrama de Flujo

MAGNITUD Y MOMENTO SÍSMICO

En sismología el concepto de magnitud fue introducido por Richter y lo que busca es explicar una medida instrumental para determinar el tamaño de los terremotos de forma objetiva, en contraposición con la intensidad sísmica, la cual está basada en percepciones subjetivas y referenciales que varían en función del lugar de observación.

Es así como la magnitud es una herramienta para describir mediante un número único, el tamaño de un terremoto, sin basarse en percepciones sino en mediciones tomando en cuenta la energía liberada en forma de ondas sísmicas.

Medir a partir de parámetros cuantitativos, la magnitud de un terremoto, no es nada sencillo, ello debido a que estos parámetros generalmente varían según el tipo de terremoto. Por ello se han desarrollado diferentes definiciones de magnitud, para ser utilizadas en función del tipo y características de un sismo en particular.

En términos generales la definición de magnitud se basa en los siguientes principios:

·      La magnitud es una medida de la energía liberada en el foco en forma de ondas sísmicas, y por lo tanto proporcional a la velocidad del suelo,  la que viene dada por A/T, donde: Aes la amplitud máxima del desplazamiento del suelo y T el periodo de la onda donde se ha medido la amplitud. Así en el caso de dos terremotos de distinto tamaño, el terremoto más grande producirá en término medio mayores (A/T), en el receptor.

·      La atenuación de las amplitudes con la distancia, σ (Δ,h), es conocida en función de la profundidad del foco, h, y de la distancia epicentral, Δ.

La magnitud está definida por:

M = logA- logA0

Donde

A= amplitud máxima medida en mm 

A0= es una función que depende de la distancia.

Esta escala ha sido calibrada de modo tal que un terremoto registrado a 100 km de distancia con una amplitud máxima de 1 mm en un sismógrafo Wood-Anderson tiene una magnitud de M=3. Actualmente la sismología utiliza cuatro tipos principales de magnitud, los cuales se describen en el cuadro a continuación: ML, mb, MS y MW:

  

MAGNITUD	CÁLCULO	CARÁCTERÍSTICAS
Magnitud Local	ML= loga+2.56log∆-1.67 Dónde: A= amplitud máxima del desplazamiento del suelo en micrómetros. Δ=distancia epicentral en km (Δ< 600 km)	Para registros obtenidos a partir de cualquier sismógrafo con un período de 1 s.
Magnitud de ondas internas	mb= log (A/T) + σ(Δ, h) Dónde: A= amplitud del desplazamiento del suelo debido a las ondas internas, generalmente medida como la máxima amplitud de las ondas P en sismogramas de corto periodo (T∼1 s) en la componente vertical.	Para distancias mayores
Magnitud de ondas superficiales	MS= log (A/T) + αlogΔ+ β Dónde: A= es la máxima amplitud en micrómetros de las ondas Rayleigh T=periodo (aproximadamente 20 s) αy β= constantes que dependen de la atenuación de la zona.	Para distancias mayores

Tanto la MS como la mb están diseñadas para ser lo más compatibles posible con ML, sin embargo esto solo es posible cuando se trata de terremotos pequeños. Ello se debe a que la amplitud que se mide corresponde a frecuencias diferentes y mientras más grande es un terremoto, las ondas que éste genera contienen frecuencias cada vez menores. Esto provoca la saturación de estas magnitudes, por lo que a partir de cierta magnitud, aunque el terremoto sea mayor, la amplitud medida no registra crecimiento.

Para evitar el fenómeno descrito anteriormente Kanamori en 1977, introdujo una nueva escala de magnitud denominada magnitud de momento, la cual está definida por:

MW=2/3 logM0-6.0

Donde M0 es el momento sísmico escalar de un terremoto en unidades de dyn·cm.

Geometría de falla y momento sísmico

El momento sísmico fue definido por Aki en 1966 como una medida del tamaño de un terremoto a partir del espectro de bajas frecuencias, con lo cual se evita la saturación y por lo tanto un subregistro de las magnitudes.

El momento sísmico junto con la geometría de la falla, explican cuál es la orientación de la falla, la dirección del movimiento y el tamaño del terremoto sin distorsiones. Estos parámetros son explicados a través del análisis de las formas de onda que se producen durante un terremoto. 

En un terremoto mientras más grande, existen diferentes formas y direcciones del movimiento de las ondas registradas desde su foco, estos datos son utilizados para determinar la geometría de la falla y la amplitud de la onda, datos que son la base para definir el Momento Sísmico. El momento sísmico puede ser relacionado con los parámetros de la falla mediante la relación de Aki (1966), que se describe a continuación:

Dónde:

S= área de la falla

D=desplazamiento medio sobre el plano de falla.

En términos generales y por las razones explicadas anteriormente, el Momento Sísmico es una medida más consistente del tamaño de un terremoto y hoy en día es el parámetro más importante. Este factor ha dado lugar a la definición de una nueva escala basada en el momento sísmico, desarrollada por Kanamori en 1977, denominada Magnitud de Momento, la cual fue descrita en páginas anteriores.

BIBLIOGRAFÍA

·         Tavera, H. (2000). Medidas de un Terremoto. Centro Sismológico del Perú. En: http://www.upv.es/dit/cefire/MedidasTerremoto.htm

·         Udías, A., Mezcua, J. (1997). Fundamentos de Geofísica. Ed Alianza Universidad. Cápitulo 21. En: http://www.ign.es/ign/resources/acercaDe/aig/A1.pdf