PLUGIN PARA LA ZONIFICACIÓN DE AMENAZA POR MOVIMIENTOS EN MASA IMPLEMENTANDO EL USO DE IMÁGENES SENTINEL 2, EN EL MUNICIPIO DE CHÍQUIZA (BOYACÁ). LOREN SPTEFANNIE BAQUERO CARVAJAL DIEGO ALBERTO LOZANO RAMÍREZ PROYECTO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE ESPECIALISTA EN SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA DIRECTORA: YESENIA VARGAS TEJEDOR PROYECTO DE GRADO ESPECIALIZACION EN SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA CENTRO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO EN INFORMACION GEOGRAFICA – CIAF. BOGOTÁ D.C. NOVIEMBRE 2019
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PLUGIN PARA LA ZONIFICACIÓN DE AMENAZA POR MOVIMIENTOS EN
MASA IMPLEMENTANDO EL USO DE IMÁGENES SENTINEL 2, EN EL
MUNICIPIO DE CHÍQUIZA (BOYACÁ).
LOREN SPTEFANNIE BAQUERO CARVAJAL
DIEGO ALBERTO LOZANO RAMÍREZ
PROYECTO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE
ESPECIALISTA EN SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA
DIRECTORA: YESENIA VARGAS TEJEDOR
PROYECTO DE GRADO
ESPECIALIZACION EN SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA
CENTRO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO EN INFORMACION
GEOGRAFICA – CIAF.
BOGOTÁ D.C.
NOVIEMBRE 2019
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a mi familia, amigos, compañeros, profesores y a todas las personas que de una u otra manera
contribuyeron a la realización de este proyecto y culminar esta etapa.
Diego
A mi madre, a raunen, a la vida…
Loren
A mi directora de tesis por su ayuda y orientación durante todo el proyecto.
A la empresa Corporación Planeación del Desarrollo Rural –PDR- especialmente al ingeniero Leonardo
Molina por sus valiosos aportes y ayuda brindada a lo largo del proyecto.
Finalmente, al instituto Geográfico Agustín Codazzi y la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
GLOSARIO
AMENAZA Peligro latente de que un evento físico de origen natural causado o inducido por la
acción humana de modo accidental se presente con una severidad suficiente para causar daños
a la infraestructura, bienes y los recursos ambientales. (SGC, 2017)
BANDA ESPECTRAL Se ubica en determinada por su perfil de transmisión, es decir, la
fracción de intensidad luminosa transmitida por una longitud de onda (λ) en una región del
espectro electromagnético.
CURVATURA: Se define como la derivada segunda de la superficie. Representa la concavidad
y la convexidad del terreno.
GEOSERVICO: Es un servicio web específico que devuelve el acceso a la información
geográfica ubicada en los servidores de los organismos productores, de una forma estándar y a
través de cualquier aplicación compatible.
INDICE ESPECTRAL: Conjunto de operaciones algebraicas realizadas sobre valores numéricos
a unidad de pixel, usando mínimo dos bandas que necesariamente corresponden a la misma
escena.
NDMI: Este índice se usa para monitorizar humedad de la cobertura vegetal, sequías y niveles de
combustibilidad en las áreas vulnerables a los incendios.
NDVI: Este índice se basa en el comportamiento radiométrico de la vegetación, relacionado con
la actividad fotosintética y la estructura foliar de las plantas, permitiendo determinar la
vigorosidad de la planta
NDWI: Este índice se utiliza para medir la cantidad de agua que posee la vegetación o el nivel
de saturación de humedad que posee el suelo.
PLUGIN Herramienta informática que añade funcionalidades específicas a un programa
principal.
RUGOSIDAD: Se define como la ondulación de la superficie topográfica y es una derivada de
las pendientes y de las orientaciones
SAVI: Este índice incorpora una constante de suelo, la cual se usa de acuerdo con vegetación de
baja, intermedia o alta densidad. Considera la influencia de la luz y del suelo oscuro en el
índice.
SUCEPTIBILIDAD Medida cuantitativa o cualitativa de la magnitud y distribución espacial de
movimientos en masa existentes, o que potencialmente pueden ocurrir en un área. (SGC, 2017)
ZONIFICACIÓN La división de territorio en áreas o dominios homogéneos y su categoría de
acuerdo al nivel de susceptibilidad, amenaza o riesgo actual o potencial. (SGC, 2017)
Tabla 1. Servicios web Institutos de investigación de Colombia .................................................................... 17
Tabla 2. Información general necesaria para zonificación por movimientos en masa escala 1: 25000......... 24
Tabla 3. Análisis de ponderación resumido por 4 componentes ambientales principales ........................... 25
Tabla 4. Ponderación general de zonificación de suceptibilidad por fenómenos movimientos en masa .... 25
Tabla 5. Ponderación general de zonificación de amenaza por fenómenos movimientos en masa ............. 26
Tabla 6 Características de librerías para desarrollo de interfases................................................................... 32
Tabla 7. Matriz de confusión............................................................................................................................. 38
Tabla 8. Resultados índice Kappa..................................................................................................................... 39
Tabla 9 Descripción zonificación amenaza Chíquiza. .................................................................................... 41
Tabla 10. Metodología de evaluación Usabilidad Plugmma .......................................................................... 44
Tabla 11. Valor de Importancia según atributo de Usabilidad ....................................................................... 45
Tabla 12. Calificación General según atributo de usabilidad ......................................................................... 45
Tabla 13. Evaluación usabilidad de extensión Plugmma ................................................................................ 45
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Esquema metodológico: Plugin para la zonificación de amenaza por movimientos en masa
implementando el uso de imágenes Sentinel 2, en el municipio de Chíquiza (Boyacá). .............................. 15
Figura 2. Insumos principales del modelo de zonificación por fenómenos de movimientos en masa ........ 17
Figura 3. Generación de tabla fusión y carga en plataforma de GEE, limite municipal de área de estudio 18
Figura 4. Reducción de imágenes temporada de lluvia y seca, exclusión de nubosidad mayor de 10% ..... 19
Figura 5. Explorador de imagines Sentinel 2 –GEE ......................................................................................... 20
Figura 6. Satélites Sentinel para EO BROWSER: Sentinel Hub ...................................................................... 20
Figura 7. Selección y descarga de imágenes en EO Browser: Sentinel Hub .................................................. 22
Figura 8. Esquema metodológico de Evaluación Multicriterios (EMC) ......................................................... 23
Figura 9. Modelo de procesos para la zonificación de fenómenos por movimientos en masa .................... 27
Figura 10 Esquema metodológico de desarrollo Plugmma ............................................................................ 31
Figura 11. Diseño interfaz por medio de librería Tkinter ............................................................................... 32
Figura 12 Diseño de interfaz por medio de librería Qt Designer. .................................................................. 33
Figura 13. Botón de extensión Plugmma en ArcMap 10.5 .............................................................................. 34
Figura 14. Productos cartográficos generados por Plugmma. ........................................................................ 37
Figura 15. Mapa de zonificación de amenaza generado por Plugmma y POT............................................. 40
Figura 16. Carga de información de entrada y visualización de Plugmma ................................................... 43
Figura 17. Lista despegable para completar información de entrada en Plugmma ...................................... 43
Figura 18. Ruta de almacenamiento de soilflux.gdb - información procesada- Plugmma ........................... 43
1. INTRODUCCIÓN
El objetivo del presente trabajo consistió en desarrollar e implementar una extensión al
programa de escritorio ArcGis 10.5, que tuviese la funcionalidad de realizar una zonificación de
amenaza por movimientos en masa. Para ello, la extensión, o plugin para la zonificación de
amenaza por movimientos en masa de ahora en adelante llamado “Plugmma”, empleó
información capturada con sensores remotos, e información temática existente.
Plugmma buscó automatizar y optimizar la calidad y tiempos de procesamiento de la
información para generar zonificación de movimientos en masa, proceso que tradicionalmente
se realiza en tiempos relativamente largos, ya que el geoprocesamiento de la información
conlleva a esfuerzos repetitivos, que se ven limitados por el levantamiento de la información en
campo. Para cumplir esa función, Plugmma hace uso de imágenes de sensores remotos y
cartografía temática existente, que posteriormente será procesada a través del software ArcGis.
Para el desarrollo de la zonificación de amenazas por movimientos en masa, se utilizó la guía
metodológica para la zonificación de amenaza por movimientos en masa escala 1:25.000,
desarrollada por el servicio geológico (SGC, 2017). Dicha guía brindó las bases de ¿qué variables
incluir dentro de la caracterización geoambiental?, ¿cómo desarrollar un análisis de
susceptibilidad? y finalmente ¿cómo caracterizar la amenaza por movimientos en masa?
Para el desarrollo de Plugmma fue necesario que este fuera generado en un entorno muy
sencillo, adaptable a la experiencia del usuario más básico. Por esta razón se propuso aplicar
una metodología XP ya que, debido al nivel de baja complejidad de la herramienta y el corto
tiempo para su desarrollo, se requirió de fases agiles, pero con entregas de productos
funcionales. Al planificar un desarrollo enfocado a las necesidades del usuario, es pertinente
contemplarlo como pieza fundamental dentro de las etapas del desarrollo de la herramienta, de
modo que se generaran pequeños productos que se asignen a una prueba de calidad y que
posteriormente entren a ser pieza de un proceso incremental.
La evaluación del Plugin se llevó a cabo tomando como unidad de trabajo el Municipio de
Chíquiza (Boyacá), pues, en su plan de ordenamiento territorial-POT-, (Alcaldía Chíquiza,
2019)- En proceso de publicación-, se implementó información actualizada, tanto primaria como
secundaria, lo que nos permitió comparar los resultados tomados a partir de una metodología
tradicional con una metodología automatizada propuesta en el presente trabajo.
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2. PROBLEMA
Los movimientos en masa son uno de los fenómenos geológicos que más afectaciones
genera sobre la población, el medio ambiente y la infraestructura. Debido a esto, durante las
últimas tres décadas se han expedido en Colombia reglamentaciones relacionadas con la
administración y desarrollo físico del territorio, la utilización del suelo y la gestión del riesgo de
desastres; su adopción ha requerido de la elaboración de estudios técnicos que permitan tomar
decisiones efectivas de planificación y al mismo tiempo incorporar la gestión del riesgo en los
planes de ordenamiento territorial.
A partir de la expedición de la ley de gestión de riesgo y desastres (ley 1523 de 2012), los
municipios del país deben hacer estudios de riesgos naturales, como parte esencial de las
políticas de planificación del desarrollo seguro y gestión ambiental territorial sostenible (SGC,
2017).
La zonificación de la amenaza por movimientos en masa define las áreas en cuales se esperaría
hay una alta probabilidad de ocurrencia de fenómenos de remoción. Para tal fin existen en la
literatura una gran variedad de métodos y enfoques metodológicos que permiten el análisis de
la amenaza por movimientos en masa a diferentes escalas. Considerando lo anterior, y de
acuerdo con la normatividad adoptada en Colombia en temas de gestión del riesgo y
planificación territorial, se ha evidenciado la necesidad de plantear un análisis de amenaza que
permita obtener resultados objetivos a partir de información cartográfica actualizada, que
involucre dentro de esta, la obtención de índices de terreno, índices de vegetación e índices de
suelo, Facilitando el procesamiento y reducción de los tiempos de respuesta, mejorando así la
posibilidad de priorizar las acciones de manejo y disponibilidad de recursos y la adopción de
políticas de gestión del riesgo.
Para tal fin se propone el desarrollo de una extensión para el programa de escritorio ArcGIS,
que permita la automatización de los procesos relacionados con la zonificación de amenaza por
movimientos en masa. Esto reducirá el tiempo en procesos reiterativos y el porcentaje de error
probable en la toma de decisiones. El uso de imágenes de sensores remotos permite una
caracterización actual del terreno en tiempos más cortos comparado con el tiempo que se
requiere con el levantamiento y procesamiento de la información capturada en campo.
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3. JUSTIFICACIÓN
La implementación de una extensión para una herramienta SIG de escritorio, que permita la
automatización de los procesos que involucra la evaluación para la zonificación de amenaza por
movimientos en masa, aportará en la toma de decisiones para los planes de ordenamiento
territorial u cualquier otro estudio que involucre un análisis de amenaza por movimientos en
masa. Inicialmente, Plugmma permitirá obtener información actualizada a partir de imágenes
obtenidas a partir de sensores remotos, ejecutando geoprocesos automatizados directamente en
el software ArcGis 10.5. De esta forma, habrá mayor confiabilidad de los productos resultantes,
debido a que la estandarización de reglas establecidas en el modelo de zonificación, coadyuvará
a reducir el error probable, derivado de la toma de decisiones o de la ejecución de los procesos.
Dicha automatización también facilitará que el proceso de obtención de zonas pueda llevarse a
cabo por parte de personal no especializado en ejecutar procesos complejos en la herramienta
SIG. Esto se sustenta en que la interfaz de la extensión mencionada Plugmma, permitirá al
usuario seleccionar y cargar los insumos necesarios en la herramienta, sin tener que dar
instrucciones específicas para el geoprocesamiento, cálculo y categorización del mismo.
Adicionalmente, Plugmma podrá calcular y suministrar insumos actualizados tales como,
índices de humedad vegetal y densidad de vegetación, índices de humedad del suelo y tipos
suelo, índices de terreno como concavidad, textura y clasificación de pendientes del terreno,
adicionalmente se podrá obtener los mapas de susceptibilidad a movimientos en Masa; por
último y quizá sea la mayor ventaja que se evidenciará con la implementación de la extensión,
es que se optimizarán los tiempos de procesamiento de la información.
Plugmma puede constituirse como una herramienta valiosa en complemento a la gestión del
riesgo de desastres en el municipio de Chíquiza (Boyacá), y podría convertirse en un futuro en
cualquier otro municipio del país debido a su intuitiva interfaz y confiabilidad de sus
resultados.
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4. ALCANCE
El uso de herramientas de programación automatizadas que optimicen procesos de
evaluación y zonificación en los SIG tienen recientemente amplio desarrollo (Hurtado &
Aguilar, 2017; Díaz & Duque, 2018). De igual forma el uso de imágenes satelitales como insumo
de entrada han presentado amplio uso en estudios de zonificación generación de firmas
espectrales y estudios multitemporales.
El desarrollo de Plugmma sirve como herramienta de actualización de insumos base para la
gestión del riesgo a nivel municipal, que permite un mayor ajuste en el POT propuesto por la
Alcaldía del municipio de Chíquiza (Boyacá). Los insumos para el funcionamiento de Plugmma
son a partir de información vector y raster, esta última con la ventaja de ser actualizada (a
criterio del usuario) con imágenes cada semana ya que el satélite Sentinel 2 tiene buena
resolución temporal y espacial, mientras que la información temática (vector), se presenta más
ya que corresponde al componente físico de geología, geomorfología principalmente. Esta
extensión se generó a para el Software ArcGis 10.5 con licencia académica de las extensiones
(Spatial Analyst, 3D Analyst y Geostatistical Analyst). El desarrollo de Plugmma permitió la
zonificación automatizada de Amenaza por Movimientos en Masa del municipio a escala
1:25000 como producto principal, en complemento se generó información de los diferentes
índices de vegetación, suelo y terreno como subproductos que se pueden implementar en otros
estudios
Plugmma maneja estándares de calidad de acuerdo a la norma ISO 25010 establecida como:
“Sistema para la evaluación de la calidad del producto “; mediante un modelo que evalúa las
características y propiedades de calidad mínimas que debe mantener un producto software “.
Dicho Modelo determina las características de calidad que va a tener en cuenta en la propiedad
de un producto software determinado (ISO, 2019).
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5. OBJETIVOS
Objetivo General
Implementar una extensión en ArcGis 10.5 que realice una zonificación de amenaza por
movimientos en masa a escala 1:25.000 de acuerdo a las variables biofísicas, obtenidas a partir
de sensores remotos e información temática existente para el municipio Chíquiza (Boyacá).
Objetivos Específicos
• Generar un modelo de zonificación de amenaza por fenómenos de movimientos en
masa a partir del método heurístico
Generar y categorizar índices de vegetación (NDVI, NDWI) y suelo (SAVI, NDMI), a
partir de imágenes satelitales, como insumo de zonificación de amenaza
Saber cómo automatizar en un SIG la zonificación de amenazas por movimientos en
masa.
Validar los resultados generados en un proceso convencional contra un proceso
automatizado.
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6. ESTADO DEL ARTE
6.1 Marco teórico
Durante las últimas tres décadas a raíz de la ocurrencia de desastres de origen socio-natural se
han expedido en Colombia reglamentaciones relacionadas con la administración y desarrollo
físico del territorio, por lo cual, la utilización del suelo y la gestión del riesgo de desastres, ha
requerido de la elaboración de estudios técnicos, que permitan tomar decisiones efectivas de
planificación y al mismo tiempo incorporar la gestión del riesgo en los planes de ordenamiento
territorial de los municipios (NGRD, 2015)
A su vez, las normas de ordenamiento territorial, como la Ley 388 de 1997 y los decretos 879 de
1998, 3600 de 2007, 1807 de 2014, 1077 de 2015 o de gestión del riesgo de desastres como la Ley
1523 de 2012, han sido iniciativas lideradas desde el gobierno nacional, en cuya reglamentación
se ha dado relevancia al conocimiento del territorio como una premisa para contribuir a la
seguridad, el bienestar, la calidad de vida y el desarrollo sostenible de las personas.
A partir de la expedición de la ley 1523 de 2012 se dio paso a la creación del Sistema Nacional
de Gestión del Riesgo de Desastres (SNGRD), y la adopción de una política pública en la
materia, en su artículo 32 la ley 1523 determinó que los tres niveles de gobierno (nacional,
departamental y municipal) deben formular e implementar planes del riesgo para priorizar,
programar y ejecutar acciones por parte de las entidades del sistema nacional, en el marco de
los procesos del riesgo, reducción del riesgo y de manejo de desastres, como parte del
ordenamiento territorial y del desarrollo, así como para realizar su seguimiento y evaluación
(Ley N° 1523, 2012).
Dentro de los instrumentos de coordinación y armonización del PNGRD con los proceso de
planificación sectorial y territorial, se identificaron una serie de estrategias para que se llevara a
cabo dicha integración una de las cuales propone “desarrollar metodologías, guías e
instrumentos técnicos que faciliten y orienten el análisis de riesgo”(PNGRD, 2015), dicha
estrategia propone que las entidades en cada una de sus competencias aporten a los procesos de
planificación y desarrollo territorial local y departamental a raves del desarrollo de guías e
instrumentos técnicos que faciliten y orienten el análisis de riesgo en coordinación con la
UNGRD.
A partir de lo anteriormente descrito, un desarrollo de las metodologías e instrumentos pueden
facilitar y orientar el análisis de riesgo, es por eso que la creación de nuevas herramientas como
Plugmma, facila el uso y la implementación de nuevas opciones de procesamiento tanto de
imágenes satelitales como de información temática para crear soluciones precisas en la toma de
decisiones para estudios de planes de ordenamiento territorial, o de cualquier estudio que
involucre la gestión del riesgo dentro de sus componentes (NGRD, 2015).
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6.2 Antecedentes
6.2.1 Estudios con insumos de imágenes satelitales
El uso de sensores remotos en la obtención de imágenes satelitales es útil para la detección de
movimientos en masa. Según Moncada (2014) productos a partir de estos sensores -tales como
fotografías aéreas, modelos digitales del terreno e imágenes de satélites- han sido ampliamente
usadas en combinación con los sistemas de información de geográfica, para la teledetección de
fenómenos de remoción en masa de finales de la década de los 90´s. Entre tanto el uso de series
temporales de imágenes presenta ventajas en la detección de deslizamientos ya que permiten
identificar cambios en la respuesta espectral de la superficie que pueden asociarse (Cheng, Wei,
& Chang, 2004), sin embargo una limitante ha sido la nubosidad generalizada en ciertas épocas
del año que genera ruido en el análisis, por tanto el tratamiento de imágenes para suavizar este
factor asociado es fundamental (Deijns et al., 2020). Sin embargo, esta limitante puede reducir el
uso de estos productos en determinados periodos lluviosos del año. Entre tanto, Metternicht et
al., (2005) y Zhao & Lu, (2018), sugieren que la teledetección tendrá una frecuencia de uso en el
tiempo futuro debido a la evolución de los sensores remotos; en la actualidad se encuentran
disponibles a usuarios en general imágenes de alta resolución espacial y temporal en
plataformas de acceso libre y/o comercial.
En la actualidad, se cuenta con imágenes obtenidas de drones cuya resolución alcanza detalles
sub-métricos, las cuales son fuente de los modelos digitales del terreno (DMT) y de elevación
(DEM) de alta precisión. Es conocido que los sensores remotos capturan información del
espectro, que asociada a diferentes características geológicas, geomorfológicas, fenológicas y
agrologicas, posibilita analizar la información mediante técnicas de clasificación a través de las
cuales se pueden detectar a nivel de pixel zonas propensas a presentar este tipo de fenómenos
de movimientos en masa, por presencia y/o ausencia de diferentes coberturas (Lacroix et al.,
2018; Li et al., Ren et al., 2018).
Zhao & Lu (2018) realizó un inventario de estudios recientes en los cuales se utilizaron sensores
remotos para el estudio de fenómenos de remoción en masa, entre los cuales el más destacado
es el de Sun et al., (2017), en el cual se desarrolló un algoritmo para el reconocimiento de
deslizamiento de depósitos arcillosos de origen eólico, usando diferentes combinaciones
espectrales, texturales, morfométricos, topográficos basados en imágenes de satélite de alta
resolución y un DEM de alta precisión. Moncada, (2014) también desarrolló un algoritmo para
la detección de candidatos a remoción en masa a partir de imágenes de satélite. Estos estudios
indican que los procesos participantes en la remoción en masa pueden ser modelados
espacialmente y pueden ser codificados para generar algoritmos que cen la rutina reproducible
y aplicable a otras zonas de estudio. Respecto a los estudios de remoción en masa a partir de
sensores remotos, se aproximan de diferentes maneras, pero todos se derivan de la información
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multi-espectral (composición de bandas, índices y clasificación digital de imágenes) y de la
información textural (filtros y segmentación de imágenes). Por otra parte, Zhao & Lu (2018)
también mencionan que la tendencia actual es el análisis sinérgico de imágenes de diferentes
fuentes como lo son los SAR (Synthetic Aperture Radar), LiDAR, ópticos, fotografía aéreas y
DEMs combinados con análisis numéricos y estadísticos.
6.2.2 Estudios de Zonificación de Amenaza mediante el método heurístico
El Servicio Geológico Colombiano (SGC), ha liderado la evaluación de amenazas por
movimientos en masa a partir de estudios de zonificación a escala nacional, regional y local; en
complemento se han generado documentos técnicos metodológicos que permiten la adecuada
toma de decisiones en el Ordenamiento Territorial a nivel local. Para este estudio se tomó como
referencia algunos elementos de: Guía metodológica: para la zonificación de amenaza por movimientos
en masa. Escala 1:25000, aplicado en el uso del suelo rural (Ley 338 de 1997), como insumo a la
gestión del riesgo en los planes de ordenamiento territorial de los municipios (SGC, 2017). Entre
tanto, Chamorro et al., (2013) & Medina (2017), realizan una zonificación de amenaza por
fenómenos de movimientos en masa, involucrando el método heurístico a partir de la
evaluación multicriterio por evaluación de pares de expertos. En específico este estudio tomo
como referente en la implementación metodológica para la evaluación de insumos temáticos del
municipio, se realizó una categorización de amenaza según el componente temático a detalle
como lo desarrolló, Sarmiento, (2017) en el estudio de zonificación de amenaza para el
municipio de Villeta.
Uno de los métodos heurísticos de mayor implementación es el proceso Jerárquico de Análisis
(AHP), que es una metodología flexible que mantiene el análisis de evaluación multicriterio. En
el cual, mediante la construcción de un modelo jerárquico, permite organizar la información de
forma sintética por componente de análisis; se desarrolla en diferentes etapas, entre las cuales se
encuentran la formulación del problema de decisión, criterios de evaluación, categorización y
ponderación de estos que se agregan aditivamente para consolidar la zonificación de amenaza
(Martinez, 2007).
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6.2.3 Estudios ambientales con Desarrollo de Extensiones para software
GIS
Los Sistemas de Información Geográfica, tienen gran importancia en esta cuarta revolución de
la era digital en la cual es vital recopilar, almacenar, procesar y visualizar información
geográfica; por tanto, los GIS´s se configuran como herramienta de trabajo con información
georreferenciada a la cual se puede relacionar información alfanumérica; de tal forma que se
logre entender y gestionar adecuadamente el medio físico-natural como punto de partida en la
planificación y ordenamiento del territorio (Olaya, 2018).
Entre tanto, el desarrollo de extensiones o plugins que permitan automatizar procesos
específicos para necesidades definidas se configuran innovadores, potenciando y simplificando
el uso de la herramienta; se han documentado diferentes experiencias de las virtudes que
presenta por ejemplo los complementos en el software QGIS (Open Source), que mantiene un
rico ecosistemas de plugins, que aumentan su funcionalidad, así mismo, se ha convertido en un
proceso habitual entre programadores en lenguaje Python el desarrollo de estas extensiones que
permite condensar un gran número de funcionalidades (MappingGIS, 2019). Entre las
extensiones con relación a estudios ambientales se encuentra el Plugin para QGIS para calcular
índices espectrales de suelo (Hurtado & Aguilar, 2017), que además utiliza como insumo principal
imágenes satelitales. Por otra parte, se encuentran desarrollados Plugins para ArcGis (Esri), en
lenguaje de programación de alto nivel Python como el desarrollo de la extensión ZRH: para la
determinación de zonas relativamente homogéneas en el cálculo de unidades agrícolas familiares (Díaz &
Duque, 2018), AAPDE: Determinación de las áreas aferentes de derrame de hidrocarburos (Alba &
Restrepo, 2017), Reconocimiento de áreas potenciales en el área REAA y aplicar PSA bajo el decreto
1007 del 2018 (Mendez &Osorio, 2019), entre otros. Como puede observarse se ha popularizado
el desarrollo de estas extensiones para los GIS, garantizando la automatización de procesos a
partir de lenguajes de programación de alto nivel que se consideran más intuitivos y de fácil
entendimiento ya que son fuertemente tipados, más aplicables en el ejercicio profesional para
dar pronta solución a tiempos, disminución de error humano y mayor organización de
procesos.
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7. METODOLOGIA
7.1 Esquema metodológico
El desarrollo de la extensión de programas SIG de escritorio posibilita la automatización del
proceso, para obtener la zonificación de amenaza por movimientos en masa, de acuerdo con la
categorización propuesta por el servicio geológico colombiano (SGC, 2017) a través de la
estandarización y parametrización de un modelo fundamentado en metodología de Análisis
Multiriterio (EMC).
El desarrollo de plugmma se desarrolló en 5 fases principales dentro de las que se incluyeron una
serie de actividades orientadas a la obtención de los objetivos (Figura 1)
Figura 1. Esquema metodológico: Plugin para la zonificación de amenaza por movimientos en masa
implementando el uso de imágenes Sentinel 2, en el municipio de Chíquiza (Boyacá).
Fase I Planificación y análisis, esta fase delimitó el proyecto, estableció la infraestructura
requerida, realizó un análisis de estudios y metodologías desarrolladas previamente enfocadas
a la zonificación de amenaza por movimientos en masa, finalizando con un inventario de
insumos e información requerida para el proyecto.
Fase II Diseño, la fase de diseño consideró el análisis, diseño y modelo a emplear para
desarrollar la zonificación de amenaza por movimiento en masa, en esta misma se desarrolló
toda la evaluación multicriterio a emplear en el modelo.
Fase III Desarrollo, en esta etapa se llevó a cabo toda la fase de modelamiento y desarrollo del
producto, esta a su vez se dividió en dos actividades, una que incluyó todo el desarrollo en la
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herramienta Model Builder de ArcGis10.5 y una segunda actividad de desarrollo de la interfaz
PyQt con la cual se generó el Plugin, y finalmente la implementación del mismo.
Fase IV Implementación y soporte técnico, en esta fase se efectuaron las pruebas de
funcionamiento tanto del modelo como del plugin, en un principio con el fin de que el modelo
desarrollara los procesos para los cuales se creó, optimizando procesos y resultados.
Posteriormente sobre el plugin se desarrollaron pruebas de eficiencia en las que se aplicó una
validación de la interfaz de acuerdo a la norma ISO/IEC 25010 donde se establecen los
principales parámetros de calidad del producto software. Esta validación se desarrolló de
acuerdo con la metodología implementada por (Claros & Collazos, 2006). Como complemento
se evaluó el funcionamiento y eficiencia del producto.
Fase V Generación de productos, realizadas las validaciones y pruebas de eficiencia del
producto se produjeron las guías metodológicas de instalación, usos y manejo del Plugmma,
para que el usuario entienda el uso de Plugmma.
7.1.1 Fase I. Planificación y análisis
En esta etapa, se consideraron los recursos necesarios para viabilidad técnica del proyecto, se
tuvo en cuenta los requerimientos de máquina (hardware), el acceso a las licencias académicas
de software GIS utilizado ArcGis 10.5 (software) y los insumos libres (Imágenes satelitales)
aquellos que configuraban la información temática base del POT a escala 1:25000 según el
modelo de datos geográficos de la ANLA.
7.1.1.1 Insumos
Para la obtención de insumos libres se realizó un ejercicio previo en el cual se exploraron
diferentes alternativas, centradas en el uso servicios web para la búsqueda de información
ambiental generada por entidades oficiales, particularmente la referente a los institutos de
investigación, en este punto el limitante fue el nivel de detalle de la información que se
encuentra a escala 1: 100.000, por tanto, no se utilizó a causa de la unidad espacial de referencia
de este estudio que se encuentra a nivel municipal, es decir a escala 1:25.000, los servicios web
consultados de detallan en la Tabla 1.
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Tabla 1. Servicios web Institutos de investigación de Colombia
