Herramientas de SIG para el cálculo de indicadores poblacionales

HERRAMIENTAS DE SIG PARA EL CÁLCULO DE INDICADORES
POBLACIONALES EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS
Elda Barbosa Briones1, Miguel Ángel Domínguez Cortázar2
Maestría en Gestión Integrada de Cuencas
Universidad Autónoma de Querétaro
1
[email protected], [email protected]
Resumen
La cuenca hidrográfica es un sistema dinámico, abierto y complejo, cuyos recursos naturales son utilizados por
las sociedades en función de sus actividades económicas (Garrido, et. al., sin año de publicación). La etapa de
diagnóstico ofrece un panorama geográfico de donde están los problemas y hacia donde hay que dirigir los
esfuerzos para conservar dichos recursos y elevar la calidad de vida de los habitantes. Ahora bien, contar con
herramientas que permitan simplificar este proceso, permite a los gestores dedicar más tiempo y esfuerzo a las
etapas posteriores. Por otra parte, los Sistemas de Información Geográfica (SIG), en la actualidad se han
convertido en una herramienta muy utilizada en muchos ámbitos, debido a que permiten el manejo espacial de
los datos. Un elemento fundamental de un SIG es el software, ArcGIS es quizás el más utilizado a nivel
mundial, ya que además de la funcionalidad ya integrada, es posible desarrollar herramientas de acuerdo a las
necesidades del usuario. En este trabajo se expone un conjunto de indicadores poblacionales que facilitan la
elaboración del diagnóstico socioeconómico de una cuenca, desarrollados para ArcMap (ArcGIS Desktop); y
para ilustrar su uso, se aplicó al caso de tres microcuencas del Edo. de Querétaro.
(PALABRAS CLAVE: herramientas-SIG, indicadores, diagnóstico, cuenca)
1. Introducción
Los indicadores poblacionales son instrumentos
que sirven de apoyo dentro del diagnóstico de
estudios de cuencas hidrográficas. Dichos
indicadores permiten conocer la situación social
de la población con base a los servicios con los
que se cuentan.
Ahora bien, los Sistemas de Información
Geográfica (SIG) han tomado un papel muy
importante en los estudios de cuencas, ya que
son herramientas muy poderosas para análisis
de datos espaciales.
Particularmente, dentro de los SIG se encuentra
el software ArcGIS (http://arcgis.com/home/),
el cual es uno de los más poderosos en su área.
Dentro de este, es posible generar y
personalizar herramientas de acuerdo a nuestras
necesidades, de tal manera que se pueden
desarrollar mediante VBA (Visual Basic
Application, integrado en ArcGIS Desktop) o
bien con Component Object Model (COM),
.NET, Java y C ++ con ArcEngine, mediante
ArcObjects.
Dicho lo anterior, en este trabajo se ha
desarrollado una herramienta para el software
ArcGIS con el objetivo de calcular algunos
indicadores poblacionales de una cuenca, como
son: la tasa de crecimiento, densidad
demográfica, porcentaje de ocupantes en
viviendas particulares sin drenaje ni servicios
sanitarios, porcentaje de ocupantes en viviendas
particulares sin disponibilidad de energía
eléctrica, porcentaje de ocupantes en viviendas
particulares sin disponibilidad de agua
entubada, porcentaje de ocupantes en viviendas
particulares con algún nivel de hacinamiento y
porcentaje de la población ocupada de una
cuenca con ingresos de hasta dos salarios
mínimos; todo ello con la finalidad de que los
gestores y realizadores de estudios tengan un
panorama general de las condiciones de la
población en una cuenca y se facilite la
elaboración de un diagnóstico socioeconómico.
2. Sistemas de Información Geográfica
(SIG)
Un Sistema de Información Geográfica (SIG
o GIS, por sus siglas en inglés, Geographic
Information System) es una integración
organizada
de
hardware, software y datos
geográficos diseñada para capturar, almacenar,
manipular, analizar y desplegar en todas sus
formas la información geográficamente
referenciada con el fin de resolver problemas
complejos de planificación y gestión. Los SIG
son sistemas que permiten integrar y analizar
información geográfica, permitiendo visualizar
los datos y los resultados de su análisis en un
mapa. La manera en la que los SIG integran la
información es a través de capas o coberturas
de datos que se van superponiendo unas a otras,
según la información que se requiera. La
función principal de los SIG es contar con
cartografía y una base de datos asociada, con el
objetivo principal de resolver problemas
espaciales o territoriales, es decir, un programa
que permita manejar conjuntamente la
cartografía y las bases de datos alfanuméricas
asociadas.
3. ArcGIS
Es un sistema desarrollado por la compañía
ESRI, permite trabajar con mapas e
información geográfica y se utiliza para:
• Crear y utilizar mapas
• Compilar datos geográficos
• Analizar la información de los mapas
• Compartir y detectar información
geográfica
• Utilizar mapas e información geográfica
para diversas aplicaciones
• Administrar la información geográfica
de una base de datos.
El sistema proporciona una infraestructura para
que los mapas y la información geográfica estén
disponibles en toda una organización, en una
comunidad y abiertamente en Internet.
Se trata entonces de una familia de productos
(figura 1) integrada por ArcGIS Desktop,
ArcGIS Engine, y ArcGIS Server, todos estos
construidos con ArcObjects.
Figura 1. El sistema ArcGis (Fuente:
Environmental Systems Research Institute)
Dentro de ArcGIS Desktop se encuentra
ArcMap, ArcCatalog y ArcToolbox, los cuales
son productos para aquellos usuarios que solo
desean hacer uso de las herramientas
integradas, como por ejemplo, editar capas.
No es hasta que se desea personalizar ArcGIS
Desktop o construir las aplicaciones propias
que se familiariza con ArcObjects, ya sea
mediante macros en Visual Basic Application
(incluido en ArcGIS Desktop) o por ArcGIS
Engine o ArcGIS Server.
Para efectos del presente trabajo, se desarrolló
la herramienta de indicadores poblacionales en
ArcEngine para integrarla en ArcMap (ArcGIS
Desktop).
4. Indicadores Poblacionales en Cuencas
Hidrográficas
En el marco social de los diagnósticos de todo
estudio de cuencas se debe contemplar
antecedentes históricos, un análisis de la
población, edades, sexo, ocupación, educación,
servicios públicos, salud, infraestructura urbana
e hidráulica, alimentación, organización,
vivienda, religión, entre otros. La información
de entrada es obtenida de las dependencias de
gobiernos locales o bien de instituciones
oficiales como INEGI y debe corroborarse
directamente con los propios habitantes de la
cuenca.
Los indicadores poblacionales constituyen un
instrumento para contar con información
relevante y oportuna para la toma de decisiones.
Estos indicadores resultan muy útiles en
instrumentos de gestión como los llamados
Planes Rectores de Producción y Conservación
(PRPC) de FIRCO-SAGARPA. Se trata de un
documento de gestión para dar realidad a los
objetivos, las demandas y los intereses
determinados en conjunto entre la población y
un asesor técnico y reflejado en función de la
aptitud y potencial de cada cuenca y/o micro
región, (FIRCO, 2005). Para ello, es importante
contemplar factores relevantes de las
localidades de la cuenca estudio, dichos
indicadores están relacionados con la
población, vivienda y servicios públicos, entre
otros.
Un indicador es un elemento de análisis que
permite evaluar, dar seguimiento y predecir
tendencias de la situación de un país, un estado
o una región en lo referente a su economía,
sociedad, desarrollo humano, etc., así como
para valorar el desempeño. En su construcción,
es común emplear las siguientes variables de
tipo socioeconómico (CONAPO, 2005):
•
•
•
•
•
•
•
Vivienda.
Drenaje.
Excusado o sanitario.
Disponibilidad de energía eléctrica.
Disponibilidad de agua.
Dormitorio.
Localidad.
Ahora bien, como parte de la herramienta
desarrollada, se contemplaron variables
socioeconómicas que se utilizan con frecuencia
por parte de INEGI y el Consejo Nacional de
Población (2005):
Tasa de crecimiento demográfico en una
cuenca
La tasa de crecimiento demográfico es el
aumento de población de un determinado
territorio (país, región, provincia, ciudad, etc.)
durante un período determinado, normalmente,
en un año y se expresa generalmente como un
porcentaje de la población al inicio de cada
período o año, aunque hay países que este dato
lo refieren a la mitad de cada año. Estas tasas de
crecimiento se calculan como promedios
anuales
𝑇. 𝐶. 𝐷𝑒𝑚𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 =
Población actual
∗ 100
Población del año pasado
Densidad de población en una cuenca
La densidad de la población se define como la
relación entre un espacio determinado y el
número de personas que lo habitan.
En México y en todo el mundo, existe una
distribución desigual de los habitantes, hay
espacios donde se concentra mucha gente y
otras donde es poca; como ejemplo y con datos
de INEGI, se encuentra el estado de Chihuahua,
con una extensión territorial de 247,514 km2, su
densidad de población es de 13 hab/km2, a
diferencia del Distrito Federal (superficie de
1,486 km2) que es de 5,877 hab/km2; por tanto
es válido decir que las ciudades están más
densamente pobladas que las localidades
rurales.
Para el caso de una cuenca el cálculo de
densidad de población se obtiene dividiendo
número de habitantes que viven en ella entre
número de kilómetros cuadrados que mide
cuenca.
𝐷𝑃𝐶 =
𝑃𝑇𝐶 (ℎ𝑎𝑏)
𝐸𝑇𝐶 (𝑘𝑚2)
la
el
el
la
donde:
DPC: es la densidad de población de la cuenca
(hab/km2),
PTC: es la población total de la cuenca (hab), y
ETC: es la extensión territorial de la cuenca
(km2)
Porcentaje de ocupantes en viviendas
particulares sin drenaje ni servicio sanitario
en una cuenca (Isdys)
Este indicador muestra el porcentaje de
ocupantes en viviendas particulares que no
tienen acceso al drenaje ni al servicio sanitario.
Para su cálculo, se debe identificar las
localidades de la cuenca, así como el número
total de ocupantes en viviendas particulares que
no disponen de este servicio y se divide entre el
total de ocupantes en viviendas particulares
menos el número de ocupantes en viviendas
particulares donde no se especificó la
disponibilidad de drenaje y sanitario:
𝐼𝑠𝑑𝑦𝑠 =
𝑂𝑡
𝑂 𝑠𝑑𝑒
∗ 100
− 𝑁𝐸 𝑑𝑒
donde:
Osde: son los ocupantes de viviendas
particulares sin disponibilidad de drenaje ni
excusado o sanitario.
Ot: es el total de ocupantes en viviendas
particulares, y
NEde: son los ocupantes de viviendas
particulares donde no se especificó la
disponibilidad de drenaje y excusado o
sanitario.
Porcentaje de ocupantes en viviendas
particulares
de
una
cuenca
sin
disponibilidad de energía eléctrica en una
cuenca (Isee)
Para este caso, se identifica el número de
personas que habitan en viviendas sin
electricidad y se divide entre las diferencias del
total de ocupantes en viviendas particulares
menos los ocupantes de viviendas particulares
en las cuales el operativo censal no pudo
obtener si cuentan o no con energía eléctrica:
𝐼𝑠𝑒𝑒 =
𝑂 𝑠𝑒𝑒
∗ 100
𝑂𝑡 − 𝑁𝐸 𝑒𝑒
donde:
Osee: son los ocupantes de viviendas
particulares sin disponibilidad de energía
eléctrica,
Ot: es el total de ocupantes en viviendas
particulares, y
NEee: es el número de ocupantes en viviendas
particulares en las que se desconoce si
disponen, o no, de energía eléctrica.
Porcentaje de ocupantes en viviendas
particulares sin disponibilidad de agua
entubada en una cuenca (Isae)
Para obtener este indicador, una vez que se
identifica el número de ocupantes en viviendas
particulares que no disponen de agua entubada,
se divide su número por el total de ocupantes en
viviendas particulares menos el total de
ocupantes en viviendas en las que no se
especifica la disponibilidad de agua entubada:
𝐼𝑠𝑎𝑒 =
𝑂 𝑠𝑎
∗ 100
𝑂𝑡 − 𝑁𝐸 𝑎
donde:
Osa: son los ocupantes de viviendas
particulares sin disponibilidad de agua
entubada,
Ot: es el total de ocupantes en viviendas
particulares, y
NEa: son ocupantes de viviendas particulares
en las que no se especifica la disponibilidad de
agua entubada.
Porcentaje de ocupantes en viviendas
particulares con algún nivel de hacinamiento
en una cuenca (Inh)
Se cálcula del número de viviendas con algún
nivel de hacinamiento, para ello, se utilizan los
siguientes cuatro grupos de viviendas:
•
•
•
Viviendas con sólo un cuarto dormitorio
y con tres o más ocupantes.
Viviendas con dos cuartos-dormitorio y
con cinco o más ocupantes.
Viviendas con tres dormitorios y con
siete o más ocupantes.
•
Viviendas con cuatro cuartos-dormitorio
y con nueve o más ocupantes.
obtener los indicadores descritos en el punto
anterior (figura 2).
El total de viviendas con algún nivel de
hacinamiento se divide entre la diferencia del
total de viviendas particulares y las viviendas
para las cuales no se especifica el número de
dormitorios:
Mediante un cuadro de dialogo donde el usuario
selecciona la cuenca de la cual desea obtener
los datos, se seleccionan los indicadores a
calcular para así realizar el cálculo y finalmente
obtener un shapefile con el polígono de la
cuenca seleccionada y dentro de la base de
datos se crean campos con los valores de los
indicadores señalados.
𝐼𝑛ℎ =
𝑉ℎ
∗ 100
𝑉 𝑡 − 𝑁𝐸 𝑑
donde:
Vh: son las viviendas particulares con algún
nivel de hacinamiento,
Vt: es el total de viviendas particulares, y
NEd: son las viviendas particulares para las
cuales no se especifica el número de cuartosdormitorio.
Porcentaje de la población de una cuenca
ocupada con ingresos de hasta dos salarios
mínimos (Im2smc)
Este indicador se obtuvo con base en los datos
de la Encuesta Nacional de Ocupación y
Empleo (ENOE, 2010) para los ocupantes de la
cuenca económicamente activos. A partir de
estos datos se obtuvo el porcentaje de la
población de la cuenca que percibe hasta dos
salarios mínimos, mediante la siguiente
formula:
𝐼𝑠𝑎𝑒 =
𝑃ℎ2𝑠𝑚
∗ 100
𝑃0
Figura 2. Herramienta de Indicadores Poblacionales
6. Aplicación a tres microcuencas del
estado de Querétaro
Con la finalidad de mostrar un caso de
aplicación, se seleccionaros tres microcuencas
del estado de Querétaro. La elección de las
mismas fue al azar y son: Conca, Sombrerete y
San José el Alto (figura 3).
La microcuenca Conca cuenta con 32
localidades, Sombrerete con 11 y San José el
Alto con 35.
Ph2sm: es la población ocupada que percibe
hasta 2 salarios mínimos.
P0: es el total de la población ocupada en una
cuenca.
5. Herramienta de “Indicadores
Poblacionales”
Dado que ArcMap permite integrar elementos
creados mediante ArcObjects. Se diesño e
implementó la barra de herramientas “Cuencas
hidrográficas” que contiene el botón
“Indicadores Poblacionales”, el cual permite
Figura 3. Microcuencas Conca, Sombrerete y San José el
Alto
Los resultados obtenidos en cuanto a
indicadores de servicios e ingresos de la
población de la cuenca se agruparon en la
misma gráfica y se pueden apreciar en la figura
4.
Cuenca
permiten ahorrar tiempo en la fase de
diagnóstico.
Finalmente, entre las ventajas que se tiene el
uso de este tipo de herramientas son minimizar
el tiempo de operación, facilitar la obtención de
resultados, así como el uso de la herramienta,
entre otras.
8. Referencias
ArcGIS. 2011. http://www.arcgis.com/home/. Revisado
Enero 2011.
Figura 4. Resultados de Indicadores Poblacionales
Como resultado, se puede observar que Conca y
Sombrerete son microcuencas que tienen
principalmente problemas de pobreza, ya que la
mayor parte de la población ocupada percibe
hasta 2 salarios mínimos. San José el Alto, a
pesar de formar parte del municipio de
Querétaro (el más importante y desarrollado de
todo el estado), tiene un importante nivel de
hacinamiento, además de presenta carencia en
algunos servicios y de manera prioritaria la falta
de agua entubada.
Además de los indicadores mostrados en la
gráfica anterior, también se obtiene la Tasa de
Crecimiento y la Densidad Demográfica a nivel
de cuenca.
7. Conclusiones
La aparición de los SIG ha venido a simplificar
la vida en cuento al desarrollo cartográfico,
permitiendo crear nuevos componentes de
análisis para necesidades específicas.
En este sentido, el desarrollo del tipo de
herramientas como la que aborda este trabajo,
permite a los gestores de cuencas tener un
primer panorama general de las condiciones de
la zona donde se trabajará, además de que
Consejo Nacional de Población. 2005. Metodología de
estimación del índice de marginación. México, D. F.
ESRI. 2010. Environmental System Research Institute,
Inc. http://www.esri.com/. Revisado Enero de 2010.
FIRCO. 2005. Guía técnica para la elaboración de un
Plan Rector de Producción y Conservación (PRPC).
Segunda reimpresión de la primera edición. México.
Garrido, A. Sotelo, E. I. Cotler, H, Cuevas Ma. L. Flores,
F. Enríquez, C. Ruíz, K. Luna, N. Hacia el diagnóstico
ambiental de las cuencas de México: una propuesta
conceptual y metodológica. Instituto Nacional de
Ecología, SEMARNAT.
INEGI. 2005. II Conteo de Población y Vivienda.
Características metodológicas y conceptuales del II
Conteo de Población y Vivienda.
INEGI. 2010. Censo de Población y Vivienda 2010.
http://www.censo2010.org.mx/. Revisado Marzo de
2011.7