Sistemas de Información Geográfica (SIG)

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se consideran como parte fundamental para la adquisición, gestión y tratamiento de la información digital. Desde su primer desarrollo con el Canada Geographical Information System de Roger Tomlinson hasta la actualidad, la tecnología y la ciencia espacial que los sustentan han evolucionado mucho y de manera muy rápida. Ese progreso ha ido de la mano de la espectacular implantación y masificación de todas las tecnologías digitales, incluidas las de la información.

En consecuencia, los SIG han ido creciendo y sustentándose de una serie de recursos afines como los sistemas de GPS, la información provista por los satélites, los sistemas de comunicación telemáticos, la Geo-estadística y, también, la implantación de las Infraestructuras de Datos Espaciales.

Hoy en día existen un número considerable de programas SIG, muchos de ellos presentan posibilidades de análisis y derivación de información que puede agruparse en lo que sería un conjunto de herramientas hidrológicas. En consecuencia, algunas características básicas de carácter hidrológico pueden obtenerse aplicando alguna de estas funciones incorporadas en los SIG como la delimitación automática de cuencas de drenaje, la extracción y organización de redes de drenaje y la derivación de sistemas de conectividad de flujos.

Utilizando los SIG como programas que permiten la automatización de los procesos y la creación de módulos, la mayoría de ellos permiten la programación y modelización de fenómenos hidrológicos, siendo el desarrollo de balances hídricos, uno de los métodos más recurridos en estas automatizaciones.

Junto a los SIG comerciales, cabe destacar la proliferación de algunos con un grado de desarrollo muy eficiente de carácter libre (de libre acceso sin necesidad de pago de licencias). La implantación de algunos de ellos hace recomendable su mención para aquellas personas que, frente a desembolsos dinerarios iniciales, prefieran la inversión de tiempo para obtener resultados mínimamente satisfactorios.

Por ejemplo, Oscar Abarca y Miguel Bernabé (1) utilizan el Sistema Sextante incluido en el SIG GVSIG (A) para estimar caudales de estiaje en cuencas de drenaje; El SIMPA (2) -Sistema Integrado de Modelización Precipitación-Aportación-, es un conjunto de utilidades para el análisis hidrológico que se desarrolló con el SIG GRASS (B); La estructura de ILWIS (C) –Integrated Land (3) and Water Information System- se ha utilizado para el desarrollo de un modelo de transporte hidrológico como base para la evaluación de la calidad del agua (3), entre otras aplicaciones.

En consecuencia, el recurrir a los SIG para el análisis o, incluso, para el desarrollo de aplicaciones hidrológicas es en la actualidad una estrategia viable sin necesidad de utilizar a programas ya establecidos, sobre todo cuando el estudio hidrológico planteado pretende resolver interrogantes que requieren del control exhaustivo de las variables o, por el contrario, investigar los potenciales de desarrollo de los SIG que utilizamos.

----- 

         1. Abarca, O., Bernabé, M.: Simulación hidrológica de caudales de estiaje con gvSIG (SEXTANTE):    
             http://downloads.gvsig.org/download/events/gvSIG-Conference/4th-gvSIG-Conference/Posters/Poster-Simulacion_hidrologica_caudales_estiaje.pdf
         2. Álvarez, J., Sánchez, A., Quintas, L.; SIMPA, a GRASS based tool for Hydrological Studies: 
             http://hercules.cedex.es/hidrologia/pub/doc/SIMPABangkok.pdf 
         3. Yin, Z.: Hydrological transport model calibration and integration by GUI in 52oNorth/ ILWIS OS for the
             Dinkel River for supporting water quality studies. http://www.itc.nl/library/papers_2010/msc/wrem/yin.pdf

         (A) Programa GVSIG: http://www.gvsig.org/web/
         (B) Programa GRASS: http://grass.fbk.eu/
         (C) Programa ILWIS: http://52north.org/communities/ilwis/

El cálculo espacial de la erosión hídrica. Una comparación de modelos

La de erosión hídrica constituye un fenómeno ampliamente extendido que afecta en gran medida a la calidad de los suelos y su capacidad de sustentar vegetación, así como a las masas de agua e infraestructuras hidrológicas, generando importantes impactos ambientales, sociales y económicos.

Es un proceso complejo, ligado a las rutas y movimientos del agua en el suelo  en el que intervienen múltiples factores, entre los que destacan los relacionados con la erosividad del agente erosionante (principalmente la lluvia), la erosionabilidad del suelo, el relieve y la vegetación (o cubierta del suelos). Cuando el equilibrio entre estos factores se rompe, disminuyendo la protección del suelo, se disparan los procesos que pueden desencadenar su erosión acelerada, constituyendo uno de los problemas ambientales más extendidos que afecta tanto a zonas agrícolas como a áreas naturales.

En consecuencia, la estimación de pérdidas de suelo y la determinación de áreas de riesgo es esencial para la planificación territorial y la gestión de cuencas. Los métodos indirectos que modelan el fenómeno a través de expresiones matemáticas surgen como una importante herramienta permitiendo grandes ahorros en tiempo y dinero.

Sin embargo, el desarrollo y aplicación de modelos que estimen tasas de erosión no es infalible, adoleciendo todos ellos de imprecisiones que deben ser evaluadas. El trabajo realizado por Matilde Alonso Fernández-Baldor, con el título de “Determinación y representación espacial de la erosión hídrica. Un análisis comparativo de los modelos PESERA y USLE aplicados a la cuenca alta del Barranc de Carraixet (Valencia)”, elabora una cartografía de análisis de la erosión aplicando dos modelos distintos: un modelo clásico empírico como la ecuación USLE y un modelo físico como el PESERA. 

Se plantean cinco escenarios, que se corresponden a las coberturas (usos del suelo) de los años 1956, 1978, 1991 y 1998 y a la cobertura de vegetación potencial. El procedimiento ha consistido en el tratamiento de los datos, la adecuación de los métodos, la generación de estructuras de datos espaciales (capas temáticas) y la ejecución de los modelos, a través de sistemas de información geográfica.

Finalmente, se obtienen mapas de riesgo de erosión para cada uno de los modelos en los cinco escenarios, haciendo posible el análisis comparativo de las tasas de erosión entre usos del suelo y modelo aplicado. Sus resultados muestran que, aunque ambos modelos obtienen distribuciones de la erosión y reflejan los cambios en las cubiertas del suelo ocurridos a lo largo del tiempo, son dispares entre ellos. La “no coincidencia” está principalmente basada en la distinta conceptualización de los procesos y consiguiente formulación de los modelos.

El documento está accesible en nuestra sección “Cuadernos de Geomática Aplicada”.