Capítulo 3. Un metamodelo para la gestión de estudios ambientales
3.2. El metamodelo del proceso de gestión ambiental
El metamodelo para la gestión de los recursos hidrobiológicos, pretende realizar una abstracción del proceso de análisis ambiental hidrológico, de forma tal que permita generar diferentes modelos dependiendo del tipo de análisis que se requiera. Por ejemplo el metamodelo debe permitir instanciar un modelo de análisis para calcular el BMWP (biological monitoring working party) y también el incide diatómico General manteniendo su estructura fundamental. Para la descripción del metamodelo, a continuación se presenta una descripción general del funcionamiento
El metamodelo debe permitir modelar todo el proceso de gestión ambiental; dicho proceso se compone de tres fases:
a) La fase de monitoreo: en esta fase se visita un lugar que formalmente se conoce como punto de monitoreo, y se realiza la medición de alguna variable cualquiera (p.e. ph, oxigeno disuelto), dicho valor se registra acompañado de una unidad, que puede ser por ejemplo en el caso del peso gramos o kilogramos.
b) Con estos valores obtenidos, posteriormente se realiza el cálculo de cualquiera de los índices aplicando un algoritmo o fórmula matemática que arroja el valor de un indicador. c) Finalmente, el valor del indicador, es analizado de acuerdo con unos rangos establecidos
para cada estudio, por ejemplo el índice de diversidad oscila entre 0.0 y 5.0 y se interpreta de la siguiente forma: si el valor del indicador está entre 0.0 – 1.5 el agua tiene baja diversidad y alta contaminación; por otro lado, si el valor está entre 1.6 – 3.0, se dice que existe una mediana contaminación en el agua.
Como el objetivo de nuestro metamodelo de los estudios ambientales es abstraer los detalles generales del proceso de análisis hidrológico, a continuación se presenta una vista general del
proceso de gestión ambiental de los recursos hídricos, que permitirá identificar los componentes, módulos y características del metamodelo propuesto.
Para la definición del metamodelo se presentará una extensión de la especificación UML 2, donde se definen las relaciones permitidas entre los elementos del modelo a especificar y el uso de las metaclases de un metamodelo dentro de un Perfil UML, como mostraremos a continuación. De los elementos definidos en la especificación de UML 2 (Clases, Extensiones, estereotipos) solamente vamos a utilizar las clases con los elementos de estereotipos. Como aparece en muchos de los perfiles de la OMG [163], el metamodelo se captura como un modelo orientado a objetos expresado utilizando un subconjunto restringido de la notación UML. Los elementos que utilizaremos para nuestro modelo son: clases con atributos y operaciones, asociaciones binarias y paquetes
Las características más importantes del metamodelo son:
La estructura general del metamodelo se muestra en paquetes, dependiendo del nivel de detalle
Al mas bajo nivel, se utilizan diagramas de clases para describir las interacciones del metamodelo
Debido a que no es necesario especificar restricciones no se utilizará OCL
La semántica de cada elemento se describe junto a cada diagrama.
3.2.1. Descripción por paquetes
A un alto nivel de abstracción, el metamodelo se puede visualizar como dos módulos generales que agrupan toda la funcionalidad (representados como paquetes la figura 3.1). El paquete de monitoreo abarca toda la información asociada con el registro de la toma de muestras. Y en segundo lugar, el paquete de estudio describe el análisis que se realiza de los valores monitoreados.
Figura 3.1. Descripción por paquetes del metamodelo
3.2.2. Módulo de estudios Estudios Estudio +nombre +descripcion Variable +nombre +unidad Rango +valorInferior +valorSuperior +color +descripcion Algoritmo +nombre +formula +calcularValor() Operaciones +nombre +orden Valores +valor +orden Componente +nombre 1..* 1 1 1..* 0..* 1 1 0..* 1..* 0..*
Figura 3.2. Descripción por clases del módulo de estudios
A. Componente
Un componente describe la clasificación general de las variables y los estudios biológicos. Un ejemplo de componente puede ser: fisicoquímico o biológico. Los componentes permiten crear clasificaciones generales de las variables y los estudios.
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B. Variable
Corresponde a un objeto que representa las variables a medir en un estudio ambiental, ejemplos de estas variables puede ser Temperatura o Conductividad, cuyas unidad de medida son grados centígrados y microsiemens por segundo respectivamente.
C. Algoritmo
Representa la formula matemática que se aplica para conseguir los resultados de un estudio. Por ejemplo en el caso de un estudio se puede requerir que la formula sea
Donde Familia1 y Familia2 corresponden a nombres de dos variables que se requieren para cálculo
del estudio. Para completar la definición de una formula además se cuenta con operaciones y valores, en el ejemplo una operación puede ser multiplicación o sumatoria; mientras que un valor
puede ser 3 ó 0.4
D. Estudio
Representa el estudio que se va a realizar, como por ejemplo ICA o BMWP. Los estudios poseen un algoritmo cuya aplicación (calculo de la formula matemática con los valores de una muestra en particular) arroja el resultado de un indicador. De igual forma, en un estudio se definen los rangos
que puede tomar los valores resultantes, los cuales están asociados a unos colores, por ejemplo en el caso de un estudio puede clasificarse su resultado:
Rango Color Descripción
0 - 5 Rojo Malo
5 – 10 Amarillo Regular
11 – 15 Verde Bueno
Tabla 3.1. Ejemplo de clasificación de un estudio
E. Rango
Corresponde a la clasificación que posee un estudio según los valores que puede tomar un indicador, como se describió anteriormente, un rango puede estar asociado a un color.
3.2.3. Módulo de monitoreo
Figura 3.3. Descripción por clases del módulo de monitoreo
F. Punto de monitoreo
Corresponde a una ubicación espacial en donde se toma la muestra, sus atributos son:
- La localización que puede ser un identificador geográfico o un punto en un sistema de coordenadas.
- Un identificador del punto que puede ser un nombre o un código si existe - Y una descripción para información adicional.
G. Muestra
Corresponde a la toma de los valores de una serie de variables en un momento dado. para realizar el registro de una muestra se requiere de una fecha de toma y un conjunto de variables con sus
Como se puede ver en la figura 3.4, la relación entre los dos módulos identificados se realiza entre las clases Variable y Muestra. Dado que la muestra contiene las variables medidas a las cuales se les asocia un valor.
Monitoreo Estudios Variable +nombre +unidad Muestra +fecha +variable[n] +valores[n] 1..* 0..*
Figura 3.4. Relación entre los módulos de monitoreo y de estudios
3.3.
Resumen
En vista de que nuestra propuesta define que uno de los pasos mas importantes en la consecución de un consenso alrededor de la construcción de una herramienta para la gestión ambiental, es el desarrollo de un metamodelo de los estudios ambientales que abstraiga los detalles del proceso, que sirva de base para la generación de métodos estándares para la gestión ambiental y la generación de herramientas software igualmente estandarizadas. En el presente capítulo se describe un metamodelo para la gestión de los estudios ambientales hidrológicos, lo cual representa un avance significativo, al ofrece un modelo para la implementación de herramientas software y metodologías de análisis ambiental. El metamodelo explicado en este capítulo define un contexto general dentro del cual se definirá la arquitectura de descubrimiento de servicios geográficos propuesta en esta tesis de maestría.
En primer lugar se presentó una revisión del proceso de gestión de los recursos hídricos, la cual, permitió deducir los componentes, módulos y características del metamodelo a proponer. Primero se explicaron los tres grandes grupos de análisis ambientales: Servicios de gestión hidrológica ambiental; servicios de datos y servicios de procesamiento; posteriormente, se describieron los métodos más importantes en el área del análisis de los recursos hídricos: Bioindicación o Análisis de Macroinvertebrados y Fisicoquímica Del Agua. Y finalmente se presentaron los indicadores de caracterización del agua.
Finalmente, presentó el metamodelo de gestión de estudios ambientales utilizando UML. Para la definición del metamodelo se utilizaron componentes de la especificación UML 2: Clases con atributos y operaciones, Asociaciones binarias y paquetes. En el proceso de gestión ambiental del recurso hídrico se identificaron tres fases, que corresponden con los paquetes de más alto nivel del metamodelo: la fase de monitoreo, el cálculo de cualquiera de los índices aplicando un algoritmo o
fórmula matemática que arroja el valor de un indicador. Y el análisis de los resultados de acuerdo a unos rangos establecidos para cada uno de los estudios.