INTRODUCCION El siguiente informe muestra los resultados del

INTRODUCCION
El siguiente informe muestra los resultados del análisis espacial, con aplicación
de técnicas de valuación multicriterio para la obtención de la cartografía de
amenazas por deslizamientos en las zonas de estudio: Torices, sector Loma
del Diamante; Loamador, sector Ricaurte; Nueva Granada; y Salto del Cabrón.
Para lo anterior, es necesario crear un marco conceptual de la evaluación
multicriterio y el análisis espacial, utilizando el programa ARCGIS 9.2 para la
introducción de las capas de información, procesamiento, análisis, evaluación y
toma de decisión de los resultados.
MARCO CONCEPTUAL
La evaluación multicriterio (la EMC y multiobjetivo) es un conjunto de técnicas
utilizadas en la decisión multidimensional y los modelos de evaluación, dentro
del campo de la toma de decisiones (Barredo, 1996).
La toma de decisiones multicriteriodebe ser entendida como un "mundo de
conceptos, aproximaciones, modelos y métodos, para auxiliar a los centros
decisores describir, evaluar, ordenar, jerarquizar, seleccionar o rechazar
objetos, en base a una evaluación (expresada por puntuaciones, valores o
intensidades de preferencia) de acuerdo a varios criterios (Colsony de Bruin,
1989).
Los análisis multicriterio y los modelos de decisión multiobjetivo ofrecen la
oportunidad de obtener un análisis equilibrado de todas las facetas de los
problemas de PLANIFICACIÓN, particularmente debido a que varios efectos
intangibles, como los sociales y las repercursionesambientales pueden ser
considerados cabalmente (Nijkamp y Van Delft, 1977).
La EMC plantea un problema general: Seleccionar aquella alternativa que
"mejor" satisfaga las preferencias del decisor. Descartada la posibilidad de
alcanzar una solución óptima (el mismo concepto de óptimo carece de sentido
en todo el ámbito de la Decisión Multicriterio), hemos de contentarnos con ese
"mejor" entrecomillado para significar que su definición está abierta a diversas
interpretaciones más o menos racionales.
Para el análisis de la EMC Es necesario que todas las alternativas queden
evaluadas y ordenadas en cuanto a su grado de adecuación y validez.
Proceso de toma de decisiones
Para comprender el proceso de toma de decisiones en el marco de la EMC, se
presentan una serie de definiciones para la aplicación de la técnica de EMC:
Decisión: elección de una de las alternativas posibles para solucionar un
problema
Alternativas: cada una de las soluciones posibles a un problema, dotadas de
ventajas e inconvenientes diferentes.
Criterios: los distintos aspectos de la realidad que inciden de alguna manera en
las ventajas o inconvenientes de las alternativas disponibles como soluciones
al problema.
Tipos de criterios:
-factores: los aspectos que aumentan o disminuyen la valoración de una
alternativa como solución al problema (los factores pueden ser cuantitativos u
ordinales).
-restricciones: los aspectos de la realidad que determinan que alternativas son
validas/aceptables y cuáles no como solución al problema (las restricciones son
siempre binarias).
El procesamiento de datos espaciales genera una nueva información acerca
del mundo y que sirve para el apoyo a la toma de decisiones. Las decisiones
finales suelen tratar de mejorar la calidad de vida del hombre por ejemplo a
través de una gestión ambiental o un análisis de evaluación multicriterio. La
calidad de las decisiones tomadas depende de la calidad de los datos
ingresados y el modelo del espacio usado en el análisis.
Matriz de evaluación
Es una tabla de doble entrada que contiene en las filas cada una de las
alternativas disponibles. En las columnas cada uno de los criterios que se
consideran relevantes para valorar las alternativas como soluciones al
problema.
1
Alternativas
(i)
1
2
…
i
Los componentes de una EMC son:
OBJETIVOS:

Uno-varios
Criterios (j) Pesos (wj)
2
3
…
Valoraciones (eij)
j

Complementarios-conflictivos

Según el número y tipo de objetivos cambia el procedimiento de
combinación de los criterios para encontrar la solución deseada.
Características de las alternativas (o proyectos, polígonos puntos del plano,...)
Ai (i=1,m) en consideración.

Son completamente disjuntas y exhaustivas.

No cabe concebir alternativas "intermedias" a las enumeradas.

Si tales alternativas quisieran considerarse se añaden simplemente con
carácter individual a la lista anterior).

El conjunto {Ai} es discreto y universal a nuestros efectos.
Características de los criterios (o atributos, o variables,...). Sobre ellos se basa
la decisión, forman un conjunto discreto {Cj} (j=1,n).

Estructuración de los criterios (I)
a) Exhaustividad: No falta ningún criterio que permita discriminar las
alternativas.
b) Coherencia: Las preferencias globales del decisor son coherentes con las
preferencias según cada criterio. Si dos alternativas a y b tienen la misma
calificación en todos los criterios, la mejora de a en un criterio implica una
preferencia global de a respecto a b.
c) No redundancia: Existe si la supresión de uno solo de los criterios no implica
que el subconjunto de los restantes viola alguna de las anteriores propiedades.
Propiedad deseable, pero no esencial. Peligro: duplicar algún hecho.
Número máximo de criterios a utilizar:

Puede estar limitado por el tipo de método de combinación que se vaya a
emplear posteriormente para el análisis del problema.

No emplear más de 7 criterios en los métodos de comparación de
alternativas. Debido a la conocida limitación del cerebro humano para
comparar simultáneamente más de 7 cosas.

Muchos criterios => jerarquía de criterios y subcriterios.
Modelización de los criterios: Los criterios pueden ser de varios tipos:

Variables nominales. Esencialmente binarias, booleanas adecuado/no
adecuado).

Variables ordinales

Variables cuantitativos
Los criterios se generan de las variables explicativas/descriptivas existentes.
Modelización de variables para ser criterios de variables cuantitativas a criterios
cuantitativos
¿Cómo se asigna valor cuantitativo de aptitud a los valores de la variable
influyente? Gráfico con las dos variables: eje X la variable influyente. Eje
vertical el criterio cuantitativo con una escala normalizada (por ejemplo, entre 1,
mínima aptitud y 100, máxima aptitud) y una línea de relación que muestre el
paso de una a otra, en principio sería una recta, pero el usuario podría elegir la
línea más adecuada a su caso.
Regla de decisión (procedimiento de combinación de criterios): el mecanismo
mediante el que se combinan los criterios para producir una única valoración de
cada alternativa, lo que permite seleccionar una de ellas como la más
adecuada.
Tipos de reglas de decisión

combinación booleana: todos los criterios son restricciones. (y, o lógico)

ordinales: factores están medidos en la escala ordinal: método de las
precedencias, etc.

cuantitativas: factores medidos en la escala de intervalos o de razón.

suma lineal ponderada, slp

análisis del punto ideal
Combinación booleana

para combinar variables binarias (1, verdad, apto; 0, falso, no apto) se
pueden usar los operadores booleanos.

lógico: un punto es verdad (apto) únicamente en el caso en que todas los
valores de los criterios en ese tengan valores de verdad (de aptitud)

operador muy restrictivo, muy conservador.
PREANÁLISIS DE SATISFACCIÓN
Eliminar las alternativas no-satisfactorias. Simon (1955) plantea un modelo
alternativo al paradigma del decisor racional, del "Homo economicus". El
"hombre administrativo" de Simon: Información limitada, capacidad limitada de
cálculo, no necesidad de búsqueda del óptimo en los problemas reales sino tan
sólo soluciones "satisfactorias", etc.
Niveles de aspiración, fijados a priori por el decisor, cumplidos los cuales
cualquier alternativa que primero encuentre le servirá como solución válida
para su problema de decisión. Empleando unos umbrales de satisfacción para
cada criterio (umbral inferior si tal criterio se maximiza; umbral superior si se
minimiza) que el decisor pueda definir previamente, se eliminen las alternativas
que, en algún criterio, no los pasen (alternativas no-satisfactorias).
El decisor altera dinámica e interactivamente los umbrales de satisfacción de
los criterios con el fin de ir reduciendo el número de alternativas satisfactorias
hasta que sólo quede una de ellas como superviviente: método PRIAM
desarrollado por Léviney Pomerol.
Mecanismos de combinación para variables ordinales:

Existen varias posibilidades.

Método de las precedencias, requiere realizar comparaciones dos a dos
entre todas las alternativas. Poco viable para casos con SIG.

Un procedimiento aproximado de establecer los órdenes resultados de las
combinaciones.
Métodos de evaluación multicriterio: variables cuantitativas
Dentro de los métodos de EMC se tiene:
Técnicas no compensatorias: Dominancia, Método conjuntivo y Método
lexicográfico; Técnicas compensatorias y Técnicas borrosas.
Compensatorias:

Sumatoria lineal ponderada

de concordancia

Procedimiento de jerarquías analíticas (AHP, AnalyticalHierarchyProcess)

Sistema de propiedades multiatributo

Basadas en la aproximación al punto ideal

TOPSIS
Modelando el mundo real
El mundo real es tan complejo y continuo que es necesario abstraer sólo los
aspectos relevantes en el proceso de análisis espacial. Esto se logra usando
una jerarquía de:

Modelos de datos

Estructuras de datos, y

Formatos de archivos de datos
Modelo de Datos:
Reglas para la representación de la organización lógica de datos en una base
de datos y la relación entre ellos. El cómo se almacena y relacionan los datos
espaciales. Modelo de datos de objetos que permite combinar las propiedades
de los objetos con su "comportamiento". Ejemplos: raster y vector.
Estructura de datos:
La implementación de un modelo de manera que sea tratable por un
computador. Ejemplos: quadtree, espagueti
Formato de datos:
Específico de cada software SIG y el sistema operativo. Ejemplo: El formato
Shapefile, éste sólo admite un tipo de representación de datos dentro del
mapa, esto es, puntos, líneas o polígonos.
Un modelo de datos Geográfico es una abstracción del mundo real que emplea
un conjunto de objetos dato, para soportar el despliegue de mapas, consultas,
edición y análisis, presentan la información en representaciones subjetivas por
medio de mapas y símbolos, que representan la geografía como formas
geométricas, redes de triángulos (TIN), superficies, ubicaciones e imágenes, a
los cuales se les asignan sus respectivos atributos que los definen y describen.
Modelo de Datos Vector y Ráster
Incorporación y almacenamiento de datos:
No existe una manera única de incorporación y almacenamiento de datos. Las
formas variarán según el tipo de dato, los resultados deseados y el software
disponible. Básicamente se emplean dos modos de representación de datos
espaciales: vector y ráster.
Elementos Geográficos
Los sistemas vectoriales son modelos en donde los objetos espaciales se
representan de tal manera de definir sus fronteras, dichas fronteras definen el
límite entre el entorno y el objeto en cuestión. Las líneas fronteras son
representadas mediante las coordenadas cartesianas de los elementos como
puntos vértices que delimitan los segmentos rectos que la forman, además la
estructura vectorial permite la generación de las relaciones topológicas del
entorno.
Líneas
Líneas: Construido por a lo menos dos puntos en los extremos de la línea (o
nodos), poseen longitud. Ej. , una camino, un cerco, etc.
Polígonos
Áreas o Polígonos: Conjunto de puntos, donde el punto de inicio es igual al de
término, formando así un objeto cerrado con un interior y un exterior, poseen
perímetro y área. Ej. un rodal, un área urbana, etc.
Al emplear el modo vector cada característica geográfica se representa por
medio de puntos, líneas y/o polígonos. Los mismos están definidos por un par
de coordenadas X e Y referenciadas en un sistema cartográfico determinado
(por ejemplo lat/long) y los atributos de tales características geográficas están
almacenados en una base de datos independiente.
Modelo Ráster:
La estructura ráster consiste en la representación de nuestro mundo real o la
representación de este en una grilla compuesta de celdas (píxel). Esta serie de
datos ráster, basado en celdas, está orientado para representar fenómenos
tradicionalmente geográficos que varían continuamente en el espacio, como la
elevación, inclinación o precipitación. Pero además pueden ser utilizadas para
representar tipos de información menos tradicionales, tales como densidad de
población, comportamiento del consumidor y otras características
demográficas. Las celdas también son datos ideales de representación para el
modelo espacial, el análisis de flujos y tendencias sobre los datos
representados como superficies continuas como el modelado de vertientes o
los cambios dinámicos de población sobre el tiempo
Esta estructura es simple y fácil de manejar, tiene gran capacidad de
sobreposición u overlay. A la representación ráster se le denomina imagen. La
estructura genera sólo un archivo que contiene las coordenadas en fila
columna y el atributo del píxel.
ZONIFICACION DE AMENAZA Y RIESGO
La ocurrencia de deslizamientos es un fenómeno sujeto a muchos grados de
incertidumbre debido a que los deslizamientos incluyen diferentes tipos de
movimientos, velocidades, modos de falla, materiales, restricciones geológicas,
etc.
Morgenstem (1997), expresó que el papel de factor de seguridad es
complejo debido a que no tiene en cuenta la incertidumbre de la ignorancia con
respecto a la confiabilidad de los datos para el análisis, a incertidumbres en los
modelos matemáticos y a incertidumbres humanas.
Cuando existe incertidumbre de la posibilidad o no de la ocurrencia de un
fenómeno, generalmente, se toman decisiones equivocadas de diseño. El
costo de un proyecto puede resultar muy alto o se tienen que asumir riesgos de
características y magnitudes no determinadas.
La zonificación de amenazas y riesgos es una herramienta muy útil para la
toma de decisiones, especialmente en las primeras etapas de planeación de un
proyecto.
La zonificación consiste en la división del terreno en áreas homogéneas y la
calificación de cada una de estas áreas, de acuerdo al grado real o potencial de
amenaza o de riesgo.
El mapeo puede realizarse sobre un área donde se tiene información de la
ocurrencia de deslizamientos o se tiene un inventario de estos eventos, o sobre
áreas en las cuales no se tiene conocimiento de deslizamientos en el pasado,
pero se requiere predecir la posibilidad de amenazas hacia el futuro. En el
primer caso se trabaja con una metodología de mapeo directo con base en la
experiencia y en el segundo una de mapeo indirecto con base en los factores
que contribuyen a su ocurrencia.
Se debe diferenciar entre técnicas de análisis relativo y técnicas de análisis
absoluto. El análisis relativo presenta la posibilidad diferencial de ocurrencia de
deslizamientos sin dar valores exactos y en el análisis absoluto se presentan
factores de seguridad o probabilidad real de ocurrencia de movimientos.
Carrara diferenció las técnicas de zonificación en tres formatos así:
1. Modelos de caja blanca (White box model), los cuales se basan en modelos
físicos de estabilidad de taludes y modelos hidrológicos. A estos se le conocen
como modelos determinísticos.
2. Modelos de Caja negra (Black box model), los cuales se basan en análisis
estadístico solamente.
3. Modelos de caja gris (Gray box model), basados parcialmente en modelos
físicos y parcialmente en estadística.
La zonificación puede efectuarse en diferentes escalas, de acuerdo a la
Asociación Internacional de Ingeniería Geológica (1976).
1. Escala nacional (más de 1: 1.000.000). A esta escala se pueden tomar
decisiones de política general pero no permite definir metodologías de
prevención o manejo.
2. Escala regional (1:100.000 a 1:500.000).
3. Escala de cuenca (1:25.000 a 1:50.000). Esta escala da información de la
amenaza o riesgo y permite realizar evaluaciones de costos.
4. Escala grande (1:5.000 a 1:15.000). Esta escala permite la toma de
decisiones sobre prevención y manejo. Generalmente, la escala 1:5.000 es la
mejor para establecer planes de manejo de los riesgos (Leroi, 1996).
Dependiendo de la escala se pueden obtener mapas de utilidad diversa, por
ejemplo para planeación general se pueden utilizar mapas a escala regional,
trabajando áreas de hasta 1.000 kilómetros cuadrados pero para zonificación
urbana se requiere trabajar en escalas grandes que permitan trazar líneas muy
claras de delimitación de las áreas de riesgo.
Método para generar cartografía de amenazas
Amenaza natural es la probabilidad de ocurrencia de un fenómeno
potencialmente destructor, en un área específica dentro de un determinado
período de tiempo. (Varnes –1984).
La amenaza a los deslizamientos generalmente, se muestra en planos que
indican la distribución espacial de los diversos tipos de amenaza.
La zonificación de amenazas requiere tener en cuenta varios elementos:
1. Un inventario detallado de los deslizamientos y procesos de inestabilidad
que han ocurrido en el pasado.
2. Un conocimiento detallado de los procesos y de los factores que los
producen.
3. El análisis de la susceptibilidad a la ocurrencia de esos fenómenos,
relacionada con las condiciones ambientales existentes.
Tabla 1 Pesos de los diferentes factores a tener en cuenta en la evaluación de amenazas a deslizamientos (Ambalagan
(1992)
Factor
Descripción
FACTORES GEOLOGICOS
Categoría
Tipo I
Cuarcita y Caliza
Granito y Gaugo
Neiss
Tipo II
Areniscas
Areniscas con algo de lutitas
Litología
Tipo de material
Relación de
paralelismo entre
el talud y las
discontinuidades
Estructura
Relación entre el
buzamiento de las
discontinuidades y
la inclinación del
talud
Buzamiento de la
discontinuidad
Espesor de la capa
de suelo
Tipo III
Pizarra y Filita
Esquisto
Lutitas no arcillosas
Lutitas, esquistos o filitas muy
meteorizadas.
Materiales aluviales antiguos
muy bien consolidados
Suelos arcillosos
Suelos arenosos, blandos
Coluviones antiguos
Coluviones jóvenes
Más de 30º
21º a 30º
11º a 20º
6º a 10º
Menos de 5º
Más de 10º
0º a 10º
0º
0º a –10º
Más de –10º
Menos de 15º
16º a 25º
26º a 35º
36º a 45º
Más de 45º
Menos de 5 metros
6 a 10 metros
11 a 15 metros
16 a 20 metros
Más de 20 metros
Peso
0.2
0.3
0.4
1.0
1.3
Observaciones
Muy meteorizada
multiplicar por 4.
Algo meteorizada
multiplicar por 3.
Poco meteorizada
multiplicar por 2.
Muy meteorizada
multiplicar por 1.5
Algo meteorizada
multiplicar por 1.25.
Poco meteorizada
multiplicar por 1.1
1.2
1.3
1.8
2.0
0.8
1.0
1.4
1.2
2.0
0.20
0.25
0.30
0.40
0.50
Se mide el ángulo que
forman la dirección del
talud y la dirección de las
discontinuidades más
representativas.
0.3
0.5
0.7
0.8
1.0
0.20
0.25
0.30
0.40
0.50
0.65
0.85
1.30
2.00
1.20
Si el del buzamiento es
mayor que el del talud el
ángulo es positivo y si es
menor que el del talud el
ángulo es negativo.
FACTORES TOPOGRAFICOS Y AMBIENTALES
Categoría
Peso
Más de 45º
2.0
36º a 45º
1.7
Morfometría
26º a 35º
1.2
Pendiente de los taludes
16º a 25º
0.8
Menos de 15º
0.5
0.3
Relieve relativo
Menos de 100 metros
0.6
Diferencia de altura entre la
101 a 300 metros
1.0
divisoria de aguas y el valle
Más de 300 metros
Factor
Uso de la Tierra
Aguas subterráneas
Amenaza total
I
II
III
IV
V
Area Urbana
Cultivos anuales
Vegetación intensa
Vegetación moderada
Vegetación escasa
Terrenos áridos
Inundable
Pantanoso
Muy húmedo
Húmedo
Seco
SUMATORIA O AMENAZA TOTAL
Descripción
Amenaza muy baja
Amenaza baja
Amenaza moderada
Amenaza alta
Amenaza muy alta
2.00
2.00
0.80
1.20
1.50
2.00
1.0
0.8
0.5
0.2
0.0
Suma de los pesos
3.5
3.5 a 5
5.1 a 6.0
6.1 a 7.5
7.5
Procedimiento para la obtención de la cartografía de amenazas con ARCGIS
9.2:
1. Migración de los archivos DWG de autocad a Shapefile
2. Conversión de los archivos vectoriales a formatos raster
3. Reclasficación de los archivos raster, asignándole los pesos, según la
metodología expuesta (ver cuadro con los pesos asignados).
4. Sumatoria de las capas raster reclasificadas
5. Análisis de la información arrojada por el programa
6. Generación de la cartografía de amenazas º
BIBLIOGRAFIA
Manual de Análisis Espacial de ArcGis de ESRI Inc.
Malczewski, J. (1999): GIS and multicriteria decision analysis. Nueva York,
J. Wiley, 392 p.
Malczewski, J. (1996): "A GIS-based approach to multiple criteria group
decision-making" Int. J. Geographical Information Systems vol. 10, nº8, pp.
955-971
Suarez Díaz, Jaime (1998). Deslizamiento y estabilidad de taludes en zonas
tropicales. Universidad Industrial de Santander.