Mapa de Pendientes

ANÁLISIS COMPARATIVO DE METODOLOGÍAS INFOGRÁFICAS I NFOGRÁFICAS PARA LA DETERMINACIÓN DE DIRECCIONES DE LABOREO ACORDES CON NORMATIVA MEDIOAMBIENTAL ALMENDRO MERINO, José Carlos (1); CARRANZA CAÑADAS, Pilar (2); GARCÍA-FERRER PORRAS, Alfonso (2); MONTES TUBÍO, Francisco (2); BURGOS LADRÓN DE GUEVARA, Enrique (2); MARTÍNEZ GARCÍA, José (2). (1)

Universidad de Córdoba, España Departamento de Ingeniería Gráfica e Ingeniería y Sistemas de Información Cartográfica e-mail:[email protected] (2)

Universidad de Córdoba, España Departamento de Ingeniería Gráfica e Ingeniería y Sistemas de Información Cartográfica e-mail:[email protected]

RESUMEN La necesidad de preservar el suelo agrícola es vital, ya que en parte es un recurso no renovable y cada vez está sometido a una presión mayor. Para ello, es ineludible la realización de unas buenas prácticas agrarias que garanticen un desarrollo sostenible. La erosión es el principal problema medioambiental que ocurre en la agricultura convencional. Una de las causas fundamentales que la originan es el laboreo inadecuado en pendientes elevadas. Para disminuir esta influencia es necesaria la elección correcta y más apropiada de la dirección de laboreo. Se ha realizado un estudio comparativo de metodologías gráficas e informáticas que permiten, además de clasificar un suelo por pendientes, determinar la dirección más favorable a la hora de labrar la tierra. En primer lugar se revisará el método gráfico manual, y a continuación se analizarán dos métodos informáticos; el primero basado en la programación de un software utilizando las herramientas que nos proporciona el diseño asistido por ordenador (CAD), y el segundo mediante el manejo de Sistemas de Información Geográfica (SIG)

Palabras clave:  Dirección de laboreo, normativa medioambiental, programación en CAD, SIG.

ABSTRACT The necessity to keep the agricultural ground is essential, so it is a resource not renewable and every time it is subject to a bigger pressure. To get this, it is essential to achieve good agrarian practices which guarantee a sustainable development. Erosion is the main environmental problem which appears in the conventional agriculture. The inadequate tillage in steep slopes is one of the causes that provoke it. To decrease it, a correct choice of the management of tillage is needed. A comparative study about graphic and computer methodologies has been achieved, which permits not only to classify a ground into slopes but also to determine the most favourable direction at the time of working the agricultural land. Firstly, the manual graphic method will be revised and, next two computer methods will be analysed. The first of them is based on a software using tools the computerassisted design (CAD) provides us, while the second program is based in i n the management of GIS.

Key words: Tillage direction, environmental rules, programming in CAD, GIS.

1. Introducción El presente trabajo se justifica en la necesidad de preservar el suelo agrícola mediante la realización de unas buenas prácticas agrarias. El agricultor tiene que ser responsable y debe garantizar el respeto, protección y mejora del medio ambiente. La política agraria común (PAC), mediante el Reglamento (CE) nº 1782/2003 del Consejo de 29 de septiembre, establece la necesidad de un desarrollo sostenible mediante la aplicación de unas  buenas prácticas agrarias y medioambientales. En España, y sobre la base del reglamento anterior se dictó el Real Decreto 2352/2004 de 23 de diciembre, donde se establece la aplicación de la condicionalidad en relación con las ayudas directas en el marco de la política agraria común. En su artículo 4 se establece las condiciones exigibles para evitar la erosión, de entre las que distingue el laboreo adaptado a las condiciones de pendiente. De esta manera, se tendrán en cuenta los siguientes criterios: 1.

En las superficies que se destinen a cultivos herbáceos, no deberá labrarse la tierra en la dirección de la pendiente cuando, en el recinto cultivado, la pendiente media exceda del 10  por ciento.

2.  No deberá labrarse la tierra en cultivos de viñedo, olivar y frutos secos en recintos con  pendientes iguales o superiores al 15 por ciento, salvo que se adopten formas de cultivo especiales como bancales, cultivo en fajas, se practique un laboreo de conservación o se mantenga una cobertura de vegetación total del suelo. En caso de existencia de bancales, será obligatorio evitar cualquier tipo de labores que afecten la estructura de los taludes. Lo dispuesto en los párrafos anteriores no será de aplicación en el caso de parcelas de cultivo de superficie igual o inferior a 1 hectárea, en las de forma compleja y cuando por razones de mantenimiento de la actividad productiva tradicional se determinen y se autoricen por la Administración competente. La erosión es el principal problema medioambiental que ocurre en la agricultura convencional. Una de las causas fundamentales que origina la erosión es debida al laboreo en pendientes elevadas. Para disminuir esta influencia, un factor interesante a considerar es la elección correcta de la dirección de laboreo. Ésta en condiciones “óptimas” debería ser la dirección de las curvas de nivel. Sin embargo, cuando la topografía es complicada, es poco factible de realizar en la práctica, por lo que se toma la dirección menos desfavorable. La determinación óptima de dicha dirección es el objetivo de este trabajo, y para ello se realiza como paso previo un estudio comparativo de métodos gráficos e informáticos, que puedan aplicarse. En primer lugar se revisará el método gráfico manual, que nos permite la clasificación de un suelo  por pendientes y la elección de la dirección de laboreo óptima. En segundo lugar se procederá a la automatización de dichos procesos, desarrollando sendos  programas software en entorno de AutoCad. El primero para determinar la clasificación de pendientes y el segundo para optimizar la dirección de laboreo. A continuación se analizarán mapas de pendientes y orientaciones con un software cartográfico (ArcView) más fácil de usar. Por último se realizará una comparación de dichos métodos para ver la exactitud de los mismos y sus ventajas e inconvenientes.

El trabajo sólo se centrará en un enfoque gráfico e informático, es decir, no se discutirán el manejo ni la conservación del suelo por parte del agricultor.

2. Objetivos El objetivo principal es la comparación de métodos gráficos e informáticos, de forma que nos  permitan no sólo clasificar pendientes sino además determinar la dirección más idónea para el laboreo. Otros objetivos de gran importancia son facilitar al agricultor la elección óptima de la dirección de laboreo, ajustarse a la normativa vigente, tanto europea como nacional, y por último elaborar un sistema eficiente y fácil de usar.

3. Materiales En este capítulo se profundizará en las diferentes herramientas informáticas que se han utilizado  para la comparación de metodologías.

3.1. Sistemas CAD y programación en AutoLisp En el trabajo se ha utilizado el programa AutoCad en su versión 2004. En éste, todas las entidades de un dibujo se encuentran contenidas en su Base de Datos. Ésta consiste en un conjunto de listas, una  para cada entidad, que a su vez es un conjunto de listas de asociaciones. Cada asociación contiene dos valores: el primero es el código que indica el tipo de dato contenido en el segundo elemento, y éste contiene el dato concreto (coordenadas, nombre, color, tipo de línea,…). El programa posee una herramienta de programación (Visual Lisp), que es una consola de trabajo donde el programador escribe y corrige el código utilizando el lenguaje AutoLisp. Entre las ventajas de este lenguaje se pueden citar su facilidad de manejo, su fácil aprendizaje o su utilización en sistemas expertos. Sin embargo cuenta con una serie de inconvenientes como son una mayor lentitud que otro tipo de lenguajes, o que solamente es aplicable bajo entorno AutoCad.

3.2. Sistemas de Información Geográfica En el trabajo se ha utilizado la versión 8.3 de ArcView, que es una de las herramientas SIG más extendida en todo el mundo dadas sus avanzadas capacidades de visualización, consulta y análisis de información geográfica, además de las numerosas herramientas de integración de datos desde todo tipo de fuentes y herramientas de edición. ArcView posee 3 aplicaciones que permiten una gran funcionalidad ya que abarcan innumerables campos de trabajo y procesamiento necesarios en un SIG: ArcMap, ArcCatalog y ArcToolBox. La primera aplicación (ArcMap) permite la visualización y consulta de varias capas de forma simultánea; la segunda (ArcCatalog) administra, organiza, crea y previsualiza tanto datos geográficos como alfanuméricos, y finalmente ArcToolBox facilita el acceso a numerosas herramientas para conversión de datos a otros formatos, cambio de proyecciones y ajuste espacial.

4. Metodología Los métodos que se han utilizado para la realización de este proyecto se pueden clasificar en métodos gráficos manuales e infográficos. En dichos métodos se analizará cómo clasificar un suelo  por pendientes y cómo determinar la dirección óptima de laboreo.

4.1. Método gráfico manual La superficie topográfica dada por sus curvas de nivel a cierta equidistancia representa al terreno como una superficie reglada entre dos curvas de nivel, por lo que se supone la pendiente constante entre ellas a lo largo de la recta de máxima pendiente. El valor de la pendiente depende de la distancia trazada perpendicularmente a las dos curvas de nivel. En el caso de que ésta no se pueda trazar hacia ambas curvas, se traza perpendicular a la que presente su concavidad hacia la zona reglada. Cuanto más próximas estén dichas curvas (menor distancia), mayor será la pendiente. El método consiste en encajar una circunferencia de diámetro conocido (a continuación se indica la fórmula para la obtención de dicho diámetro, que llamaremos “emódulo”) entre dos curvas de nivel contiguas. Para ello se desplaza la circunferencia dejando las curvas a ambos lados de su perímetro (tal y como aparece en la Fig. 1), es decir, irá pasando por medio de ambas. Los círculos se crean en papel vegetal. 5

emódulo = φ  = 10

⋅

e ⋅ E 

Curva1 emódulo

 pte

pte > x %

 Recta de máx. pte

Curva2

pte < x %

e·E emódulo Siendo: Pte= pendiente e= equidistancia entre curvas de nivel E= Escala

Figura 1. Método gráfico manual para clasificar pendientes. La obtención de la dirección de laboreo de forma manual no es un método muy adecuado, ya que carece de exactitud y precisión. Para el cálculo de ésta, el usuario escogerá una serie de direcciones de laboreo, concretamente aquéllas que él considere que provocan menor erosión en el terreno, si bien contará con una pendiente de referencia a la que ajustarse en función de la normativa vigente. Se empezará por la curva de mayor cota y se irá repitiendo el proceso sucesivamente para las demás curvas de menor cota: se copiará e irá desplazando la curva en la dirección escogida y hacia ambos sentidos a una distancia igual al “emódulo”, como se puede apreciar en la figura 2.

curva1

curva2 emódulo

Dirección de laboreo

zona que cumple con la normativa

zona que no cumple con la normativa

Figura 2. Método gráfico manual para el cálculo de la dirección de laboreo.

Si alguna de las curvas copiadas cortase a la siguiente de menor cota, el/los punto/s de intersección sería/n empleado/s para trazar una/s línea/s con la misma dirección, pero en sentido contrario hasta la curva original. En este momento, habrá que ver si el laboreo en dicha dirección dentro de la región formada entre éstas líneas y las dos curvas de nivel cumple o no la normativa, sombreando en ambos casos con un patrón diferente. Se repetirá dicho proceso para la siguiente curva de menor cota y así sucesivamente para el resto de ellas. Una vez calculadas las zonas para todas las curvas de nivel, se medirán las áreas que no cumplen con la normativa y se repetirá el proceso con el resto de direcciones que se escogió al comienzo. Una vez analizadas todas las áreas, el usuario deberá escoger la dirección que proporcione un laboreo menos erosivo, que se corresponderá con el valor del área más pequeña.

4.2. Métodos infográficos Se han desarrollado dos programas software en entorno AutoCad que permiten buscar la solución más adecuada de forma rápida y con exactitud . El primer programa sirve para clasificar las  pendientes, y el segundo determina la dirección óptima de laboreo. A continuación se analizarán mapas de pendientes y orientaciones con el software cartográfico. En ambos casos, y como dato de partida, se ha de disponer de la superficie topográfica por sus curvas de nivel en formato vectorial. Esto se puede obtener bien digitalizando las curvas y obtener el archivo en formato “.dwg” o bien importando el archivo en formato vectorial de una hoja, por ejemplo 1:10.000 del Mapa Topográfico Nacional, y trabajar con ella en ArcView. Para tratarla en AutoCad, se tendrá que exportar a fichero “.dxf” mediante la herramienta ArcToolbox, anteriormente comentada.

Programación en AutoLisp para AutoCad En el caso de la clasificación de pendientes, los pasos a seguir para la utilización de este programa son los siguientes: Una vez que las curvas aparecen en pantalla, deberá cargarse el programa principal, el cual está formado por un total de siete subprogramas. Una vez hecho esto, el usuario tendrá que escribir en la línea de comandos el nombre del archivo principal, en este caso, “curvascla”, el cual irá llamando sucesivamente a los demás archivos “.lsp”. Para una mayor claridad en la secuencia de acciones que realiza, así como el orden de las mismas, se ha elaborado el diagrama de flujo que se muestra a continuación. ENTRADA DE DATOS

 del usuario

- equidistancia entre curvas de nivel - incremento de pendiente - nº de clasificaciones SISTEMA

ORDENACIÓN CURVAS DE NIVEL

OBTENCIÓN DE VÉRTICES

¿EXISTE INTERSECCIÓN?

CREACIÓN DE EQUIDISTANTES

NO

SI

CREACIÓN DE PERPENDICULARES INICIALIZAR  AL PRIMER EMODULO

¿EXISTE SIGUIENTE EMODULO?

SI

FIN

NO

¿EXISTE SIGUIENTE CURVA DE NIVEL?

NO SOMBREADO

CÁLCULO  ÁREAS

CREACIÓN DE REGIONES

Figura 3. Diagrama de flujo para la clasificación de pendientes.

SI

El diagrama de flujo comienza pidiendo al usuario tres datos. En primer lugar la equidistancia entre curvas de nivel, a continuación el incremento de pendiente y finalmente el número de clasificaciones que quiera el usuario (que no podrán ser más de diez). Una vez que el programa tiene los datos para dichos parámetros, aplica un filtro sobre la base de datos del dibujo para obtener todas las curvas de nivel que haya, y ordenarlas de mayor a menor cota, de tal modo que éste será el orden utilizado para la realización de todas las operaciones siguientes. Se comenzará por la curva de mayor cota, obteniendo sus vértices y creando curvas equidistantes a ambos lados de ella a una distancia igual al emódulo correspondiente. A continuación, y para cada una de las curvas equidistantes, se analiza si existe intersección con la curva siguiente de cota inmediatamente inferior. En el caso de que sí hubiera, se crean líneas perpendiculares a la curva inicial (la de mayor cota) a partir de los puntos de intersección, y se continúa automáticamente con el emódulo siguiente repitiéndose el proceso. En caso contrario, es decir, que no existiera intersección, también pasaría al emódulo siguiente, comprobándose si existe o no intersección. En caso afirmativo se seguiría la secuencia anterior. Una vez analizadas todas las pendientes (emódulos), se crean las regiones correspondientes a las mismas, siempre dentro de las dos curvas de nivel que estamos comparando. Finalmente, se calculan las áreas y se sombrean dichas regiones. El programa solamente dispone en su base de datos de diez patrones de sombreado, por lo cual está restringido a un máximo de diez clasificaciones. Este factor es importante, aunque se ha pensado que diez clasificaciones pueden ser suficientes. Una vez realizado todo este proceso, se pasará entonces a la siguiente curva de nivel si existiera o a la inmediatamente inferior en cota a la anterior, y se comienza de nuevo todo el  procedimiento para esta nueva curva. Para determinar la  dirección óptima de laboreo se partirá de una pendiente máxima, y se estudiarán el número de direcciones que el usuario indique. Para cada orientación se calculará el valor del área que no es labrada en la dirección de la pendiente, y por lo tanto, que cumplirá con la normativa medioambiental. Recordemos que según la normativa vigente, vista en el capítulo de “Introducción”, no deberá labrarse la tierra en la dirección de la pendiente cuando, en el recinto cultivado, la pendiente media exceda del 10 por ciento. Este porcentaje sólo es aplicable para cultivos herbáceos. El programa es flexible en cuanto a que pueda cambiar la normativa, por eso el valor de la pendiente máxima es un dato variable a introducir por el usuario. El programa principal se cargará de la misma forma que la indicada anteriormente. En éste se han elaborado un total de 10 subprogramas diferentes. El usuario tendrá que escribir en la línea de comandos el nombre del archivo principal, en este caso, “orientaciones”, el cual en primer lugar pedirá la entrada de una serie de datos, y posteriormente irá llamando sucesivamente a los demás archivos “.lsp”. En la figura 4 se presenta el correspondiente diagrama de flujo.

ENTRADA DE DATOS del

usuario

- equidistancia entre curvas de nivel - pendiente límite - nº de orientaciones SISTEMA

ORDENACIÓN CURVAS DE NIVEL

ELECCIÓN DE LA DIRECCIÓN

COPIA DE LA CURVA (DISTANCIA =EMÓDULO)

¿EXISTE INTERSECCIÓN? NO SI

CREACIÓN DE LÍNEAS (DIRECCIÓN = ORIENTACIÓN)

NO

NO

SOMBREADO

COMPARACIÓN Y MINIMIZACIÓN DE  ÁREAS QUE NO CUMPLEN CON LA NORMATIVA

SI

¿ÚLTIMA ORIENTACIÓN?

SI

¿ÚLTIMA CURVA DE NIVEL?

CÁLCULO ÁREAS DE MAYOR Y MENOR PTE. SIGUIENTE CURVA DE NIVEL

Figura 4. Diagrama de flujo para el cálculo de direcciones de laboreo. En primer lugar se pide al usuario tres datos, correspondientes a los siguientes parámetros: la equidistancia entre curvas de nivel, a continuación la pendiente límite, que es la de referencia a partir de la cual, según la normativa, no habrá que labrar en la dirección de la pendiente para que nos concedan las ayudas medioambientales, y finalmente el número de orientaciones que quiera analizar el usuario. El programa barrerá todas esas direcciones para quedarse con la óptima, que será la que  provoque una erosión menor. Una vez que el programa dispone de dichos datos, realiza un filtro sobre la base de datos del dibujo para obtener todas las curvas de nivel que haya, y ordenarlas de mayor a menor cota. Este paso es igual que en el programa anterior. Posteriormente a partir del número de orientaciones introducido, se obtendrá el incremento del valor del ángulo que se utilizará para analizar todas las curvas. Se empezará por la primera dirección, y por la curva de mayor cota. Se copiará la curva a ambos lados de ella a una distancia igual al “emódulo” y en esa orientación. Se determina si existe intersección entre esa copia y la curva inmediatamente inferior en cota. Si no existe, se pasa a la siguiente curva, pero si existiese, a partir de esos puntos de intersección se crearían líneas equidistantes con el mismo emódulo y la misma dirección pero en sentido contrario. Llegado a este punto, se crearán regiones a partir de la primera curva y la curva de cota inferior, y de las líneas creadas anteriormente y se medirán las áreas de esas regiones (que serán dos: una de  pendiente menor que la pendiente límite y otra mayor). A continuación, se pasará a la siguiente curva y se repetirá el proceso anteriormente descrito hasta que se llegue a la última curva (siempre con la primera dirección). En este proceso, las áreas correspondientes a un mismo sombreado dentro de cada franja entre dos curvas de nivel se sumarían a las de la franja anterior, y cuando se acabe con la última curva, el programa las introduce en dos listas: una con el área de la superficie con pendiente menor a la dada y otra con la mayor. En este momento, se pasaría a la siguiente dirección, repitiendo todo el proceso, y añadiendo a las listas anteriores los valores de las nuevas áreas calculadas con esta nueva orientación. El programa proporciona valores de direcciones acotados entre N 90º E y N 90º O, es decir en el  primer y segundo cuadrante. Cuando se habla de direcciones se hace en ambos sentidos (una dirección en un sentido es la misma que su suplementaria, es decir, sumada 180º). Una vez acabadas todas las direcciones que el usuario haya dispuesto, se tratará de buscar el menor valor del área cuyo laboreo es en el sentido a la pendiente (de referencia), dentro de las listas anteriormente creadas. A ese valor le corresponderá un determinado ángulo, con el cual se pasará a

recorrer todo el programa de nuevo, y realizar el último paso, tal y como se ha visto en el diagrama, es decir, sombreando las zonas inferiores a la pendiente límite de un color y las superiores de otro. Los resultados obtenidos se podrán observar pulsando la tecla F2 del teclado. La palabra “dirección” muestra la orientación (en grados geodésicos) con la que al labrar se produciría una menor erosión. La palabra “areamayor”, medirá el área que al labrarla no cumple con la normativa y la  palabra “areamenor”, muestra el valor del área de la zona que sí cumple dicha normativa.

Sistemas de Información Geográfica En este método se analizarán mapas de pendientes y orientaciones con un software cartográfico (ArcView), en principio más fácil de utilizar. Pero a diferencia del método anterior, aquí no ha sido necesario programar, ya que el propio programa permite realizar dicha tarea automáticamente. En el caso de la clasificación de pendientes: En primer lugar se procederá a importar las curvas de nivel y a continuación se creará un modelo TIN (mapa de elevaciones). Seguidamente se elaborará de un mapa de pendientes y se creará una máscara en el contorno para subsanar errores en la transformación. Finalmente se procede a reclasificar las pendientes en función de las necesidades del usuario. Para calcular el valor de las áreas correspondientes a cada intervalo de pendientes, se multiplicará el número de celdas de cada sombreado por el tamaño de la celda. Para el cálculo de la orientación más idónea y por lo tanto, que provoque menos erosión sobre el terreno, se seguirán exactamente los mismos pasos que se han realizado anteriormente para la clasificación de pendientes, concretamente los siguientes: En primer lugar, se importarán las curvas de nivel y a continuación se creará un mapa de elevaciones (TIN). A partir de aquí, los pasos a seguir sí son diferentes, ya que se continuará con la realización del mapa de orientaciones en vez de un mapa de pendientes. Finalmente se aplicará la máscara y se  procederá a la reclasificación de pendientes. La orientación en un punto es el ángulo existente entre el vector que señala el norte y la  proyección sobre el plano horizontal del vector gradiente. Por su parte, el vector gradiente es el vector normal a la ladera en un punto, e indica el sentido de la línea de máxima pendiente. Por lo tanto, para disminuir la erosión se labrará perpendicularmente a la dirección de la pendiente. Este programa no proporciona directamente la dirección, sino que facilita un mapa de orientaciones. Una forma cómoda de visualizar un mapa con direcciones óptimas de laboreo será modificando el mapa de orientaciones, sumando 90º a cada valor de orientación. En el presente trabajo se han propuesto seis orientaciones diferentes (las cuales ya han sido modificadas al sumarle 90º), que en realidad son doce, ya que se habla de orientación a la dirección, y no al sentido, por lo que una orientación en un sentido es la misma que su suplementaria, es decir sumándole 180º. De esta forma, la franja comprendida en la dirección norte es la misma que la del sur. Así se modificará la leyenda de la siguiente forma (ver Figura 5):

•

 N -

75º-105º , 255º-285º

•

 N30E -

105º-135º , 285º-315º

•

 N60E -

135º-165º , 315º-345º

•

E-

165º-195º , 345º-360º , 0º-15º

•

E30S -

15º-45º , 195º-225º

•

E60S -

45º-75º , 225º-255º

Figura 5: Clasificación de orientaciones. Para determinar exactamente qué orientación es la adecuada, bastará con hacer un histograma y ver cuál o cuáles son las direcciones que contienen un mayor número de celdas. A partir de ahí el resultado no es trivial, ya que es necesario tener una visión más técnica de lo que dispone un usuario normal. Si por ejemplo el resultado fuesen dos orientaciones, habrá que ver si éstas son parecidas, o si pertenecen a dos zonas claramente diferenciadas, en tal caso habría que disponer de las dos y decirle al agricultor que en cada zona labre con una dirección diferente. El mismo caso se tendría si la parcela en cuestión estuviese atravesada por ríos, caminos…

5. Resultados y discusión Se indican los resultados obtenidos, así como la comparación entre los resultados de las mismas. Se estudia para un caso teórico y otro real. El primero ha sido escogido de una colección de ejercicios [1], del Área de Expresión Gráfica de la Universidad de Córdoba (Figura 6). Mientras que el caso real corresponde con una finca tomada de la hoja 1:10.000 (944) del Mapa Topográfico Nacional, la cual responde al nombre “Los Libros” situada en el Término Municipal de Córdoba.

5.1. Método gráfico manual Este método sólo analizará el caso teórico, cuyas curvas de nivel aparecen en la siguiente figura:

Figura 6: Curvas digitalizadas en el caso teórico.

Se han abordado cinco clasificaciones, correspondientes a los valores siguientes:

•

1ª : (0% - 5%) – Azul oscuro

•

2ª : (5% - 10%) – Azul claro

•

3ª : (10% - 15%) – Verde

•

4ª : (15% - 20%) – Amarillo

•

5ª : (> 20%) – Rojo

Figura 7: Clasificación de pendientes. Para la realización de este ejemplo se ha tardado más de dos horas, que podrían ampliarse o reducirse dependiendo de la destreza del usuario y del número de clasificaciones que se elija. Es una técnica imprecisa, pues la determinación del punto de tangencia de la circunferencia con las curvas de nivel depende del error en la apreciación del usuario, siendo ésta de ± 0.2 mm. El Real Decreto 2352/2004 insta a los agricultores a no labrar el terreno a favor de la pendiente cuando ésta supere el 10%, siempre y cuando se trate de cultivos herbáceos. Se ha creído conveniente clasificar en cinco categorías ya que resulta un ejemplo más completo. En el caso de la determinación correcta de la dirección de laboreo se ha optado por utilizar manualmente las herramientas del CAD por ser menos tediosas. La pendiente de referencia se ha fijado en un 10% haciendo referencia a la normativa, por lo cual, se tendrá una zona donde el laboreo se realizará siguiendo pendientes mayores del 10%, no cumpliéndose así la normativa (zona de color rojo), y otra zona donde se hará siguiendo pendientes menores del 10% (zona de color naranja). Se han tomado a modo de ejemplo dos direcciones, una favorable y otra desfavorable, cuyos resultados son los que se muestran en la siguiente figura. .Dirección 1

Dirección 2

Cumple No cumple

Figura 8: Direcciones de laboreo. Como puede observarse existe una gran diferencia de elegir una dirección u otra. Este método, además de ser tedioso y necesitar una gran cantidad de tiempo no presenta gran exactitud, ya que las direcciones se escogen al azar y dependen de la precisión del usuario.

5.2. Métodos infográficos Se explicarán los resultados obtenidos mediante la utilización de los dos programas informáticos, en primer lugar comparando el caso teórico y posteriormente extrapolando los resultados al caso real. En el caso teórico, para la clasificación de pendientes, obtenemos los siguientes resultados (Fig. 9 y 10).

Figura 9: Clasificación utilizando AutoCad.

Figura 10: Clasificación utilizando ArcView.

Como se puede observar en la tabla 1, los resultados son parecidos, excepto el valor de la  pendiente comprendida entre el 0% y el 5%, donde el error es algo mayor. Aún así, se puede observar la similitud de resultados en ambos métodos. ID

Valores

Nº de píxeles

Tamaño de píxel (m2)

Área ArcView (m2)

Área AutoCad (m2)

Error (%)

0 1 2

0-5% 5-10% 10-15%

4966 21048 11206

0,16 0,16 0,16

794,56 3367,68 1792,96

981,743 3256,66 1763,64

19,07% -3,30% -1,64%

3

15-20%

1794

0,16

287,04

276,076

-3,82%

4 5

>20% Total

7076 46090

0,16 0,16

1132,16 7374,40

1110,94 7.389,059

-1,87% 0,20%

Tabla1: Tabla comparativa entre métodos infográficos. En la obtención de la dirección óptima de laboreo, mediante la programación en AutoCad, se han considerado los siguientes parámetros: una equidistancia entre curvas de nivel de 1 m, una pendiente límite del 10% (atendiendo a criterios de normativa) y un número aleatorio de orientaciones, que en este caso ha sido de seis. El resultado obtenido es el que se muestra en la siguiente figura.

N 30º O

Figura11: Dirección óptima de laboreo N 30º O.

Como se puede observar, la región sombreada de rojo corresponde a una zona donde el laboreo se realiza en el sentido de la pendiente, no cumpliéndose la normativa, mientras que la región de color amarillo representa la zona contraria, o lo que es lo mismo, que sí lo cumple. La dirección obtenida minimiza el valor del área sombreada de rojo, por lo que esta opción es, de todas las orientaciones indicadas por el usuario, la más favorable para disminuir la influencia de la erosión sobre el terreno de esta parcela. Por otro lado, en el método en el que se utiliza ArcView, y según la metodología explicada, obtenemos el siguiente mapa. (Figura 12)

Figura12: Mapa de direcciones de laboreo usando el programa ArcView. A simple vista se puede observar que los colores predominantes son el rosa (E30S) y el azul oscuro (E60S). Los valores representados en amarillo muestran valores igual a 0, ya que el programa los considera con una pendiente del 0%. En el siguiente histograma y en la siguiente tabla, se pueden ver concretamente cual o cuales son las direcciones más adecuadas: Dirección predominante Norte Nº píxel es

Este

 Norte  N30E  N60E

5762 2336 380

E30S

E

2039

E60S

E30S

14474

Indiferente

E60S

20481

Sin datos

618

N30E 25000 20000

N60E

15000 10000 5000

Orientación Nº píxeles

0

Figura13: Histograma.

Tabla2: Relación Dirección-Nºpíxeles.

Como puede comprobarse en esta tabla, los valores más altos son las direcciones E30S y E60S, siendo un poco superior en esta última orientación, por lo que hemos adoptado una dirección intermedia de E50S, ya que el valor de E60S es ligeramente superior al de E30S. Este valor es similar a N30ºO, que es el obtenido mediante la programación en AutoCad. Como se ha podido observar, en este método ha sido necesaria una interpretación de los resultados, mientras que en AutoCad la dirección es mostrada directamente por pantalla. Además no son métodos del todo comparables, ya que con este método no es posible calcular el área cuyo laboreo es perpendicular a las curvas de nivel a través de una pendiente de referencia, mientras que el  programa elaborado sí contempla esta opción.

A la vista de las soluciones obtenidas, se puede decir que ambos métodos son muy similares a la hora de determinar la dirección de laboreo óptima. Sin embargo, se va a utilizar el método de ArcView en el caso real porque para emplear el programa implementado en AutoLisp sería necesario depurar totalmente dicho programa para todos los casos reales que se puedan encontrar, lo cual se aleja notablemente del objetivo de este trabajo. Para el cálculo del caso real, se puede apreciar que se trata de una parcela con un relieve bastante desigual (Figura 14).

Figura14: Curvas exportadas y recortadas de la hoja 944 (Finca “Los Libros”). Al igual que en el caso teórico, se ha elaborado el mapa de pendientes clasificándolas en cinco categorías, obteniéndose el resultado mostrado en la siguiente figura:

Figura15: Mapa de pendientes para el caso real. Los valores exactos de cada zona se pueden observar en la siguiente tabla: ID

Valores

Nº de píxeles

Tamaño de píxel (m2)

Área (m2)

0 1

0-5% 5-10%

13674 13055

36 36

492264 469980

2 3 4

10-15% 15-20% >20%

2298 165 0

36 36 36

82728 5940 0

5

Total

29192

36

1050912

Tabla3:Valores de clasificación de pendientes utilizando ArcView 8.3. Como se puede apreciar, la parcela tiene una pendiente media inferior al 10%, siendo únicamente en algunas zonas, de color verde y amarillo, superior a ésta. Para el cálculo de la dirección óptima de laboreo, el mapa obtenido mediante el programa ArcView 8.3 es el siguiente:

Figura16: Mapa de direcciones para el caso real. Como se puede observar existe una gran diversidad de direcciones Desde una perspectiva agronómica, se puede acotar en zonas delimitadas por lindes, arroyos y caminos. Obviando las zonas donde el sombreado es de color amarillo, las cuales corresponden con una orientación indiferente, en cada nueva región limitada se tendrá que labrar en una determinada dirección. Se han interpretado los resultados, y se ha llegado a la conclusión de segmentar la parcela en 7 zonas claramente diferenciadas. A modo de ejemplo, la figura de la derecha muestra el mapa de direcciones de la zona 1. Zona 1

N25E

Figura17: Segmentación de zonas por arroyos, caminos y lindes. Aplicación a la Zona 1. Dirección  Norte  N30E  N60E Este E30S E60S

Valor 1 2 3 4 5 6

Número de píxeles 1168 1530 953 334 238 731

Tabla4: Número de píxeles para cada dirección en la Zona1. Como se puede observar en la tabla, la región predominante es la N30E, aunque seguidas de cerca  por la Norte y por la N60E. En este caso es necesario hacer una breve interpretación del resultado obtenido, por lo que se ha optado por una dirección intermedia con tendencia al Norte, por lo cual, la dirección escogida es  N25E.

6. Conclusiones En el método gráfico manual es imprescindible poseer conocimientos de dibujo topográfico, y se requiere una gran cantidad de tiempo que no necesitan los métodos infográficos. Además llega a ser un método bastante impreciso y ligado a la destreza del usuario. Por otro lado, existe la dificultad añadida en la medición de las áreas. El método utilizando la programación en AutoCad calcula de forma eficiente tanto la clasificación de pendientes como la dirección óptima de laboreo. Además es de fácil manejo, no requiere conocimientos informáticos y permite una visualización final de las zonas que no cumplen con la normativa. El programa basado en los SIG proporciona unos resultados menos exactos que AutoCad, además de la necesidad de requerir conocimientos sobre el programa. Permite una visualización rápida de clasificación de pendientes, sin embargo no calcula el área que no cumple con la normativa, por lo que no podemos conocer con exactitud las zonas más expuestas a la erosión. Finalmente, para el cálculo de la dirección óptima de laboreo resulta necesaria una interpretación de los mapas.

Referencias ALMENDRO MERINO, J. C. Análisis comparativo de metodologías gráficas e informáticas para la determinación de direcciones de laboreo acordes con normativa medioambiental. Trabajo Profesional Fin de Carrera. 228 p. E.T.S.I. Agrónomos y de Montes. Universidad de Córdoba. BURROUGH, P. A. et al. Principles of Geographical Information Systems. Gran Bretaña. 333 p. Ed. Oxford, 2000. FELICÍSIMO, A. M. Modelos Digitales del Terreno. 1ª ed. Oviedo, España. 220 p. Pentalfa Ediciones, 1994. MINAMI, M. Using ArcMap. ArcGis 8. Nueva York, Estados Unidos. 528 p. ESRI, 2000. [1] MORENO GARCÍA, D. et al. Ejercicios de Geometría Descriptiva. Sistema Acotado II. 1ª ed. Córdoba, España. 70 p. Servicio Publicaciones de la E.T.S.I. Agrónomos. Universidad de Córdoba, 1986. TOGORES FERNÁNDEZ, R. et al. Programación en AutoCad con Visual Lisp. 1ª ed. Madrid, España. 685 p. Ed. McGraW-Hill, 2003.

Referencias electrónicas http://www.boe.es http://www.lawebdelprogramador.es http://www.mapya.es http://www.nosolosig.es