Memorias del Segundo Simposio Internacional

Memorias del Segundo Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Programas de Protección Contra Incendios Forestales: Una Visión Global
Análisis del Entorno Forestal del Area
Urbana en la Planificación de la Gestión de
Incendios 1
Raffaella Marzano, 2 Andrea Camia, 3 Giovanni Bovio 4
Resumen
En el Sur de Europa, los incendios forestales que afectan a urbanizaciones son cada vez más
frecuentes dada la cantidad de casas e infraestructuras situadas dentro y junto a zonas
expuestas a incendios forestales. Este fenómeno se ha convertido en un verdadero reto para
los responsable de la lucha contra incendios forestales y sus representantes políticos.
Esta ponencia muestra algunos resultados de una investigación sobre la gestión de la
lucha contra incendios en el entorno forestal del área urbana, llevada a cabo dentro del
proyecto Warm (Gestión de Riesgo de Incendios en el Entorno Forestal del Área Urbana)
financiado por la comisión europea.
Se seleccionó un área de unos 100 Kms2 ara ser estudiada según su importancia en
relación con el problema del entorno forestal del área urbana, cerca de Torino, la ciudad
principal dela región de Piamonte situada en el Noroeste de Italia. Se realizó la
caracterización del medio ambiente (bio-geofísico) de la zona estudiada a través de un análisis
del espacio. Se consiguieron imágenes vía satélite de muy alta resolución (Quickbird) de la
zona estudiada y se realizaron procedimientos de análisis por imágenes con una clasificación
de imagen orientada al objeto. Se emplearon métodos de análisis de paisaje derivados de la
ecología del Paisaje, seleccionando indicadores específicos para aplicarlos a las condiciones
del entorno forestal del área urbana, para la descripción de la situación del incendio forestal, e
intentando obtener herramientas analíticas a fin de optimizar los procesos de planificación.
Introducción y objetivos
Podemos describir el entorno forestal del área urbana como unos sistemas complejos
donde coinciden varias estructuras (en su mayoría residencias privadas) y otras
construcciones que están entremezcladas con los bosques, montes, y otros
combustible vegetales. El entorno forestal del área urbana presenta mucho desafíos y
preocupaciones para los responsables de la gestión de recursos naturales, entre las
cuales la más urgente es el incendio forestal. El fenómeno de los incendios forestales
1
Una versión mas corta de este trabojo fue presentada en el segundo simposio internacional sobre
politicas, planificación y economía de los programas de protección contra incendios forestales: una
visión global, 19–22 Abril, 2004, Córdoba, España.
2
Ingeniero forestal, estudiante doctoral, Depto Agroselviter, Universidad de Torino, vía
Leonardo de Vinci, 44 (10095) Grugliasco (TO), Italia. Email: [email protected].
3 Doctor forestal, Depto Agroselviter, Universidad de Torino, vía Leonardo de Vinci, 44
(10095) Grugliasco (TO), Italia. (Destino actual: Centro de Investigación Conjunta, Instituto
para el Medio Ambiente y Sostenibilidad – TP 261, I-21020 Ispra (VA) Italia. email:
andrea.camia@jrc/it).
Profesor, Depto Agroselviter, Universidad de Torino, vía Leonardo de Vinci, 44 (10095) Grugliasco
(TO), Italia. email: [email protected].
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que tienen lugar en el entorno forestal del área urbana ha experimentado un notable
aumento en las últimas décadas. El objetivo de esta obra llevado a cabo dentro del
proyecto de Warm (Gestión de Riesgo de Incendios en el Entorno Forestal del Área
Urbana), financiado por la comisión europea consiste en proporcionar nuevas
herramientas para mejorar la gestión, planificación y políticas sobre recursos
naturales en el entorno forestal del área urbana.
Entre los objetivos del proyecto Warm está la definición de metodologías para
estudiar y caracterizar los componentes específicos del entorno forestal del área
urbana, incluyendo elementos del entorno bio-geofísico, medios socioeconómicos,
utilización del territorio, división administrativa y combustibles. La caracterización
de estos elementos típicos y la realización de mapas ofrecerán los apoyos necesarios
para la elaboración de una agestión estratégica del entorno forestal del área urbana.
Esta ponencia presenta resultados sobre el desarrollo de los métodos de análisis
del entorno forestal del área urbana, a través de los Sistemas de Información
Geográfica (GIS), y técnicas de detección remota y la elaboración de mapas de gran
utilidad. El paisaje del entorno forestal del área urbana está caracterizado por una
serie de componentes que deben ser identificados, descritos e incluidos en mapas a
fin de obtener una información útil para la elaboración de una planificación integrada
de defensa contra los incendios forestales. Las herramientas GIS han demostrado ser
muy útiles para la gestión del entorno forestal en área urbana, a causa de su
capacidad para manejar datos espaciales de múltiples fuente y multirresolución en un
entorno integrado (Camie y otros, 2003). Por otra parte, el uso de imágenes por
satélite de muy alta resolución (VHR) ofrece la posibilidad de obtener una visión
muy detallada, lo cual ayuda en la definición y realización de mapas de los
componentes del entorno forestal del área urbana.
Métodos
Zona estudiada
La zona seleccionada para este estudio esta situada en la región de Piamonte a
15Kms del Noroeste de Torino, ciudad principal de la región (Fig. 1).
Esta zona corresponde al Consorcio de Municipios en la zona montañosa del
valle de Ceronda y Casternone, y consiste en cinco municipios con una extensión
total de alrededor de 90 Kms2. Está al principio del valle Lanzo y comprende dos
valles: el valle de Ceronda y el de Casternone. La topografía es bastante compleja y
esta caracterizada por una gama de altitudes que van de 300 Mts a alrededor de
1600Mts sobre el nivel del mar. El cinturón de mayor elevación contiene sobre todo
tierras de pastoreo con bosques concentrados en las pendientes, mientras que la parte
inferior y más llana esta dedicada a la agricultura. Las áreas urbanas suelen
concentrarse en la zona inferior o al principio de las pendientes. La vegetación
forestal está formada sobre todo por árboles mixtos de hoja grande, con
predominancia de Quercus Spp. También hay algunos árboles de coníferas
artificiales, en un pequeño porcentaje de la zona.
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Figura 1--Mapa con los límites y mapa de localización general de la zona
estudiada.
Según la base de datos demográfica de la Región de Piamonte, la población
residente ha aumentado durante los últimos seis años en alrededor del 6,7%,
alcanzando alrededor de 8.500 personas. Este fenómeno se ve con más claridad en los
municipios de La Cassa y Val della Torre, porque, dado que está situada el lado de
Torino, mucha gente que trabaja en la ciudad principal ha decidido cambiar su
residencia a aquí. Además, la zona está caracterizada por un aumento de la población
durante las vacaciones y fines de semana, existiendo muchas casas de veraneo.
En cuanto al entorno forestal del área urbana, el lugar seleccionado para la
prueba presenta situaciones de interfaz clásica y de mezcla. Existen pueblos con una
vegetación natural más o menos definida, pero también grupos de casas y estructuras
aisladas, estas últimas a menudo rodeadas completamente por bosques o arbustos.
Existe un total de cinco pequeñas ciudades (Givoletto, La Cassa, Val della Torre,
Vallo Torinese y Varisela), cada una con su municipio, y también muchos pueblos
pequeños y aldeas. Estos asentamientos, como se ha señalado anteriormente, están
sobre todo situados en las zonas más bajas y más llanas del área estudiada, siguiendo
la línea de los valles.
La temporada de incendios en la zona estudiada y en la región de Piamonte, es
en general, en otoño-primavera, coincidiendo con el período más seco del año (Bovio
y Camia, 1998) Los incendios forestales se suelen concentrar durante los meses de
enero a abril y se desarrollan en general en condiciones de fuertes vientos, debido
sobre todo al viento Phön (Bovio y Camia, 1997)Un análisis de incendios forestales
históricos desde 1980 hasta 2001 mostró que la zona estudiada fue atacad por 129
incendios forestales y que 98 de ellos incluían entornos forestales del área urbana
(Bovio y otros, 2002; Camia y otros, 2002)
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Aplicaciones de detección remota
Se ha experimentado con aplicaciones de detección remota en entornos forestales del
área urbana. Particularmente, considerando la naturaleza y características del
fenómeno estudiado se decidió trabajar con imágenes por satélite de muy alta
resolución (VHR) La posibilidad ofrecida por este tipo de imágenes para obtener una
visión muy detallada puede seguramente ayudar a la definición y elaboración de
mapas de los componentes del paisaje del entorno forestal en área urbana. QuickBird
es actualmente el satélite comercial de más alta resolución del mundo que
proporciona imágenes a 0,61mts (pancromático) y 2,44mts (multiespectral) de
resolución, así como de productos compuestos y agudizados en colores naturales e
infrarrojos. Seguidamente conseguimos imágenes QuickBird de la zona estudiada,
imágenes pancromáticas recogidas en formato de 11Bit (2048 niveles gray) y
entregados en formato de 16Bits e imágenes de multiespectro. Esta últimas consisten
en cuatro bandas discretas, no solapadas (Azul: 450-520nm; Verde: 520-600nm;
Rojo: 630-690nm; Cerca-IR: 760-900nm) a una profundidad de 11Bit.
Clasificación orientada hacia el objeto
A fin de realizar un mapa detallado de combustibles y utilización del territorio en el
entorno forestal del área urbana probamos las técnicas de clasificación orientadas
hacia el objeto utilizando software eCognition. Contrastando con los métodos de
tratamiento de imagen tradicional, las unidades de tratamiento básico del análisis de
imagen orientado al objeto son segmentos o imágenes y no únicamente puntos. Este
tipo de clasificación esta basado en la consideración de que por medio imágenes y la
relación entre ellos no únicamente con puntos, se puede obtener una información
semántica importante, que resulta útil para facilitar el proceso de clasificación. El
software no clasifica únicamente puntos sino imágenes que han sido previamente
extraídos mediante un proceso de segmentación de imagen, llamado de segmentación
de multirresolución. Este procedimiento permite extraer objetos de imágenes, a
distintas resoluciones y creando una red jerárquica. Se realiza la clasificación en el
software por lógica difusa. La descripción de tipo se realiza con un enfoque difuso
del elemento más cercano o utilizando combinaciones de series difusas en
características de objetos, aplicando las funciones de pertenencia (Baatz y otro, 2001)
Estos dos enfoques diferentes apoyan respectivamente distintos procedimientos de
clasificación, uno basado en la selección de objetos típicos marcados como muestras
representativas, y el otro aplicando características de clasificación basadas en
imágenes, es que cubren una gran variedad de información.
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Trabajando con imágenes QuickBird, hemos intentado primero varios
procedimientos de segmentación de multirresolución, a fin de extraer imágenes de
distintas resoluciones. A continuación hemos aplicado técnicas de clasificación
supervisada a fin de obtener un tipo de combustible preliminar (según el sistema
Prometeo) y el mapa de uso territorial. Hemos realizado la primera clasificación
utilizando sólo un enfoque difuso del elemento más cercano, marcando objetos
típicos como muestras representativas. Estas muestras se corresponden con zonas de
formación que suelen representar un uso territorial específico o un tipo de
combustible. Los resultados iniciales, obtenidos utilizando el elemento más cercano
como clasificador único, fueron mejorados sucesivamente corrigiendo inexactitudes
en los pasos iterativos asignando generalmente objetos de imágenes mal clasificadas
como muestras en la categoría adecuada, después de la declaración de objetos de
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muestra. El mapa resultante, del cual vemos un ejemplo en la figura siguiente (Fig. 2)
fue controlado a través de zonas de prueba correspondientes a la realidad del
territorio y obtenido con un trabajo específico sobre el terreno realizado en la zona
estudiada.
El mapa presentado puede ser considerado como un resultado preliminar que se
espera que mejore en las siguientes fases de trabajo. Ahora estamos trabajando en la
definición de funciones de pertenencia que deben añadirse al enfoque anterior a fin
de ajustar los mapas. Estas funciones de pertenencia están basadas en la información
adicional (características intrínsecas, topológicas y de contextos) que pueden
derivarse basándose en imágenes.
Figura 2--(a) Imagen multiespectral QuickBird; (b) Utilización territorial preliminar y
mapa de combustible obtenido a través de una clasificación orientada hacia el objeto
de imágenes vía satélite.
Aplicaciones del análisis de paisaje
Se han probado los métodos de análisis de paisaje derivados de La Ecología del
Paisaje a fin de seleccionar indicadores específicos para aplicarlos a las condiciones
del entorno forestal del área urbana para la descripción del medio ambiente del
incendio forestal e intentar obtener herramientas analíticas para identificar
denominadores comunes que conducen a incendios del entorno forestal del área
urbana y para optimizar los procesos de planificación para la lucha contra incendios
en estas zonas. Las metodologías elaboradas proporcionarán a los gestores de la lucha
contra incendios la oportunidad de definir las zonas de entorno forestal del área
urbana y estudiar ampliamente las relaciones espaciales entre los elementos de éste y
su interacción con los incendios forestales.
Existen muy diversas definiciones del término “paisaje” según la
investigación o el contexto de gestión que se consideren. Las distintas
interpretaciones suelen incluir una zona territorial que contiene un mosaico de
rodales (Urban y otros, 1987) o elementos del paisaje, cuyos límites son fijados
artificialmente. Representan la base (o lo componentes básicos) para la elaboración
de mapas de categorías. EL tamaño no es necesariamente importante para definir un
paisaje, lo que debe tenerse en cuenta son los rodales que interactúan y crean un
mosaico, cuya dimensión depende del fenómeno considerado.
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Una perturbación, como es un incendio forestal, tiene la posibilidad de
propagarse a lo largo de un paisaje según la abundancia y disposición de los hábitats,
sensible a ese tipo de perturbación (Lloret y otros, 2002) El punto clave del análisis
llevado a cabo es estudiar la heterogeneidad del paisaje y la fragmentación
introducida por la presencia de asentamientos en relación con los incendios
forestales, evaluando el efecto de un modelo complejo de paisaje, como los que
caracterizan el entorno forestal del área urbana y su composición estructural en el
régimen de incendios. Una suposición básica es representada por el hecho de que la
disposición de combustible en un territorio tiene una fuerte influencia sobre la
propagación del incendio y que el tipo de cobertura del terreno y las características de
los combustibles están estrechamente relacionados (Turner y Romme, 1994) Al
trabajar a nivel de asentamiento, se estudian las distintas configuraciones de rodales
con una referencia al paisaje del entorno forestal del área urbana para determinar los
distintos niveles de vulnerabilidad al incendio forestal.
A fin de aplicar a la investigación conceptos y métricas paisajísticos, ha sido
necesario elegir un paisaje de referencia e identificar los rodales en este paisaje. Se
decidió centrase en los asentamientos y su entorno inmediato y concentrar en ellos
todos los esfuerzos; por esta razón se seleccionó un asentamiento en la zona
estudiada a fin de experimentar procedimientos basados en la ecología del paisaje.
Empezando desde los límites del asentamiento seleccionado, se realizó una memoria
intermedia de 500Mts, utilizando técnicas GIS. Con esta preparación se obtuvo un
área de 253Ha (Fig. 3a) La idea era obtener polígonos (formato de vectores) o celda
de rejilla (formato de trama) clasificados en tipos de utilización territorial discreta. Se
dibujaron interpretando fotografías aéreas e imágenes por satélite QuickBird. Se
utilizó un enfoque divisivo (Fig. 3b) Cada rodal fue digitalizado empezando por un
único rodal (todo el paisaje, correspondiente a los límites de la memoria intermedia
que acabamos de realizar) y luego dividiéndolo sucesivamente en rodales
homogéneos, se obtuvo un mapa de vectores construido a partir de líneas
digitalizadas.
Figura 3--(a) El “paisaje” seleccionado (la línea roja señala los límites del
asentamiento, mientras que la línea azul corresponde a la memoria intermedia de
500Mts); (b) Digitalización de rodales.
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Para el análisis inicial, se seleccionaron ocho tipos de utilización territorial para
identificar los distintos rodales, según el fenómeno considerado y las características
de las zonas: monte bajo; campos; hierba; hierba-árboles; casa; no combustible;
guijarral; árboles. El mosaico definitivo de rodales fue más tarde convertido desde
un formato de vectores (Fig. 4a) a formato de trama (Fig. 4b) obteniendo un mapa de
trama punteada de 1Mt a fin de aplicar algoritmos de software para realizar el cálculo
métrico del paisaje.
Figura 4--(a) Mosaico definitivo de rodales (formato de vectores) con
información sobre sus combustibles y utilización territorial; (b) El mosaico
definitivo de rodales (formato de trama) y la información sobre sus combustibles
y la utilización territorial.
Selección de los Indicadores de Vulnerabilidad
La métrica del paisaje está formada por algoritmos que se utilizan para cuantificar las
características espaciales de los tipos de rodales, o del mosaico del paisaje completo
(MacGarigal y Marks, 1995) La métrica del paisaje cuantifica el modelo del mismo
dentro de unos límites fijados, concentrándose en el carácter espacial y distribución
de los rodales. Existen tres niveles de análisis diferentes y por consiguiente tres
niveles métricos distintos:
-
Métrica de los rodales
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-
Métrica de tipos
-
Métrica de paisajes
La métrica de paisajes suele dividirse en dos categorías generales: la primera
incluye la métrica capaz de cuantificar la composición del mapa sin tener en cuanto
los atributos espaciales; y la segunda incluye la métrica que cuantifica la
configuración espacial del mapa que requiere aplicar información espacial
(MacGarigal y Marks, 1995; Gustavson, 1998)
Después de realizar un mapa por categorías de las distintas utilizaciones
territoriales, el objetivo era caracterizar la composición y configuración espacial del
mosaico de rodales, a través de una métrica de paisajes. La atención se centró
fundamentalmente en la métrica estructural, capaz de medir la composición física o
configuración del mosaico de rodales sin referencia explícita a un proceso ecológico
(MacGarigal y Marks, 1995); En el paso siguiente se interpretará la importancia
funcional del valor métrico. A fin de calcular la métrica del paisaje utilizamos
FRAGSTATS (MacGarigal y Marks, 1995) aplicado al mapa punteado de trama de
1MT. Para cada del mosaico de paisaje, el software puede calcular varios valores
métricos por cada tipo de rodal (categoría) del mosaico y el mosaico del paisaje en su
conjunto. Casi todos los valores métricos disponibles con FRAGSTATS han sido
primero calculados para el asentamiento seleccionado como estudio de caso. La
selección de valores métricos que puedan suministrar datos sobre la vulnerabilidad
del asentamiento está siendo realizada actualmente, a fin de encontrar una relación
entre los valores métricos y el peligro de incendio. A fin de cumplir esta tarea, se
comparan los valores métricos obtenidos a partir de paisajes reales, correspondientes
a asentamiento localizados en el territorio con paisajes simulados que representan
distintos niveles de peligro de incendios forestales.
Conclusiones
Esta ponencia presenta el enfoque conceptual y metodológico aplicado al análisis del
entorno forestal del área urbana en relación con la lucha contra incendios forestales.
El objetivo final de la investigación es la elaboración de recomendaciones útiles
sobre el entorno forestal del área urbana y su relación con el peligro de incendios
forestales a fin de mejorar los procesos de toma de decisión en su gestión. Se han
presentado ciertos resultados preliminares, pero el trabajo sigue en fase de
realización.
Se pueden aplicar con éxito las técnicas de detección remota y los sistemas de
información geográfica junto con los análisis de paisajes aplicando conceptos e
indicadores derivados de la Ecología de Paisajes, al estudio del entorno forestal del
área urbana que ofrece información crucial para la planificación de la utilización
territorial y la elaboración de políticas.
Agradecimientos
Esta investigación ha sido financiada por la Comisión Europea -Programa de
Investigación- para la Energía, Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible; Proyecto
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WARM -Gestión contra el Peligro de Incendios en el Entorno Forestal del Área
Urbana (EVG1-CT-2001-00044)
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