Calc Landslide Poly: Cálculo de Polígonos Susceptibles a Procesos de Remoción en Masa

Texto completo

(1)CAL LANDSLIDE POLY: CÁLCULO DE POLÍGONOS SUSCEPTIBLES A PROCESOS DE REMOCIÓN EN MASA. YOHANA MARCELA URREGO DÍAZ FREDY YAMID RODRÍGUEZ NARANJO JHON RODRÍGUEZ GUALTEROS. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA ESPECILIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BOGOTÁ D.C. NOVIEMBRE 2015.

(2) CAL LANDSLIDE POLY: CÁLCULO DE POLÍGONOS SUSCEPTIBLES A PROCESOS DE REMOCIÓN EN MASA. YOHANA MARCELA URREGO DÍAZ FREDY YAMID RODRÍGUEZ NARANJO JHON RODRÍGUEZ GUALTEROS. TRABAJO PARA OPTAR POR EL TITULO DE ESPECIALISTA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA. DIRECTOR. Salomón Einstein Ramírez Fernández MSc. Ciencias de la Información y las Comunicaciones con énfasis en Geomática. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA ESPECILIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BOGOTÁ D.C. NOVIEMBRE 2015.

(3) Nota de Aceptación: ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________. _______________________________ Firma del presidente del jurado. ________________________________ Firma del jurado. ________________________________ Firma del jurado. Bogotá, D.C., Noviembre de 2015. 3.

(4) CONTENIDO. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 10. CAPITULO 1. ENFOQUE DEL ESTUDIO ........................................................ 13 1.1.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 13. 1.2. OBJETIVOS ................................................................................................................ 14 1.2.1. Objetivo General ..................................................................................................... 14 1.2.2. Objetivos Específicos .............................................................................................. 14. CAPITULO 2. MARCO CONCEPTUAL ........................................................... 15 2.1. REMOCIÓN EN MASA ............................................................................................... 15 2.1.1. Tipos de remoción en masa .................................................................................... 15 2.1.2. Factores que generan la remoción en masa .......................................................... 16 2.1.3. Agentes desencadenantes de remociones en masa .............................................. 17 2.2. SUSCEPTIBILIDAD A DESLIZAMIENTOS ............................................................... 17 2.2.1. Historia de los mapas de susceptibilidad ................................................................ 18 2.2.2. Elaboración de mapas de susceptibilidad a los deslizamientos ............................. 18 2.2.3. Métodos para elaborar mapas de susceptibilidad a deslizamientos ...................... 19 2.3. INGENIERIA DE SOFTWARE PARA SIG ................................................................. 19 2.3.1. Metodología de desarrollo de software RUP .......................................................... 19 2.3.2. Ventajas y desventajas ........................................................................................... 20 2.3.3. Fases de la metodología RUP ................................................................................ 20. CAPITULO 3. METODOLOGÍA........................................................................ 21 3.1.. FASE DE PLANEACIÓN ............................................................................................ 21. 3.2.. FASE DE ANÁLISIS Y DISEÑO................................................................................. 22. 3.3.. FASE DE IMPLEMENTACIÓN ................................................................................... 22. 3.4.. FASE DE EVALUACIÓN Y RESULTADOS .............................................................. 22. CAPITULO 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................. 23 4.1.. FASE DE PLANEACIÓN ............................................................................................ 23. 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3.. FASE DE ANÁLISIS Y DISEÑO................................................................................. 23 Requerimientos funcionales - Diagrama de casos de uso. ........................................ 23 Requerimientos no funcionales. .................................................................................. 26 Diagrama de despliegue ............................................................................................. 27 4.

(5) 4.2.4. 4.2.5.. Diagrama de componentes ......................................................................................... 28 Diagrama de secuencias ............................................................................................. 28. 4.3. 4.3.1.. FASE DE IMPLEMENTACIÓN ................................................................................... 29 Software de implementación ....................................................................................... 29. 4.4.. FASE DE EVALUACIÓN Y RESULTADOS .............................................................. 30. CONCLUSIONES ............................................................................................. 36 RECOMENDACIONES Y POSIBLES MEJORAS DEL PLUGIN ..................... 37 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 38. 5.

(6) LISTA DE TABLAS. Tabla 1. Clasificación de la remoción en masa ................................................. 15 Tabla 2. Factores condicionantes relevantes para cada tipo de remoción en masa ................................................................................................................. 17 Tabla 3.Configuración de campos en las capas vectoriales para cálculo de susceptibilidad .................................................................................................. 25 Tabla 4. Requerimientos no funcionales del plugin Calc Landslide Poly .......... 27. 6.

(7) LISTA DE FIGURAS. Figura 1. Clasificación de los fenómenos de remoción en masa ...................... 16 Figura 2. Esquema metodológico plugin Calc Landslide Poly .......................... 21 Figura 3. Diagrama de casos de uso plugin Calc Landslide Poly ..................... 24 Figura 3. Ejemplo de configuración de campos en QGIS antes del cálculo. ..... 25 Figura 5. Diagrama de despliegue del plugin Calc Landslide Poly ................... 28 Figura 6. Diagrama de componentes del plugin Calc Landslide Poly ............... 28 Figura 7. Diagrama de secuencias del plugin Calc Landslide Poly ................... 29 Figura 8. Mockup – Interfaz Gráfica de Usuario Cal Poly Landslide ................. 31 Figura 9. Selección de capas vectoriales .......................................................... 31 Figura 10. Selección del atributo de ponderación ............................................. 32 Figura 11. Formas de cambiar el % de influencia de las capas ........................ 32 Figura 12. Formas de cambiar el porcentaje de influencia de las capas .......... 33 Figura 13. Resultado de susceptibilidad a procesos de remoción en masa – Capa vectorial ................................................................................................... 33 Figura 14. Resultado de susceptibilidad a procesos de remoción en masa – Tabla de atributos ............................................................................................. 34 Figura 15. Validación si se selecciona una misma capa ................................... 34 Figura 16. Validación si el porcentaje de influencia no suma 100..................... 35 Figura 17. Validación si no se especifica un folder de almacenamiento de resultados. ........................................................................................................ 35. 7.

(8) RESUMEN. El estudio, análisis y estimación de fenómenos espaciales registrados en diferentes lugares e instantes de tiempo requiere de metodologías que permitan analizar su comportamiento las cuales brindan la posibilidad de la adecuada toma de decisiones.. Este proyecto pretende brindar al usuario una funcionalidad (plugin) que permita determinar la ocurrencia o no de un fenómeno de remoción en masa en un determinado lugar del espacio a partir de unas variables previamente seleccionadas.. Palabras clave: plugin, susceptibilidad, remoción en masa. 8.

(9) ABSTRACT. The study, analysis and estimation of spatial phenomena recorded in different places and times require methodologies to analyze their behavior, which provide the possibility of proper decision-making.. This project provides the user functionality (plugin) for determining the occurrence or not of a phenomenon of landslides at a certain point in space from a previously selected variables.. Keywords: plugin, susceptibility, landslides. 9.

(10) INTRODUCCIÓN. Los fenómenos de remoción en masa son procesos de transporte de material definidos como la “movilización lenta o rápida de determinado volumen de suelo, roca o ambos, en diversas proporciones, generados por una serie de factores” (Hauser, 1993). Estos movimientos tienen carácter descendente ya que están controlados por la gravedad (Cruden, 1991). Las características geológicas, geomorfológicas y la cobertura vegetal del entorno son algunas de las variables que pueden verse afectadas en los procesos de remoción en masa induciendo alta inestabilidad en el suelo.. En la actualidad, estos fenómenos no solo se consideran como agentes que contribuyen con la degradación del paisaje, sino que además tienen un profundo impacto en la localización de asentamientos urbanos, mitigación y prevención de desastres y en la planeación, diseño y construcción de obras; siendo estas las principales razones por las que es necesario cartografiar este tipo de procesos. “El mapeo pude realizarse sobre un área donde se tiene información de la ocurrencia de deslizamientos o se tiene un inventario de estos eventos, o sobre áreas en las cuales no se tiene conocimiento de deslizamientos en el pasado, pero se requiere evaluar la posibilidad de amenazas a futuro” (Suarez, 2009). Las metodologías de espacialización de áreas susceptibles a procesos de remoción en masa, se encuentran condicionadas a diversos factores, entre ellos los más relevantes son los antecedentes propios de la zona de estudio, las técnicas de análisis relativo y absoluto y a la experticia de los profesionales que intervienen en el estudio de estos procesos.. En el intento de modelar este tipo de fenómenos y encontrar patrones que permitan comprender su comportamiento, durante las últimas décadas y gracias a los avances de la cartografía automatizada y a la evolución de los SIG se ha logrado el desarrollo de interesantes estudios teórico-prácticos. 10.

(11) dentro de los cuales se destacan notablemente las aplicaciones en las llamadas Ciencias de la Tierra.. Partiendo de la importancia de implementar estos procesos automatizados, los cuales se convierten en instrumentos valiosos para la adecuada toma de decisiones y el propicio manejo y uso del espacio geográfico, surge la necesidad desarrollar Calc Landslide Poly, un plugin. implementado en. PyQGIS el cual tiene como propósito permitir al usuario el cálculo e identificación de polígonos susceptibles a procesos de remoción en masa, a partir de 4 capas temáticas (cualitativas - cuantitativas) que ya cuentan con un tratamiento estadístico univariado preliminar, el cual permite identificar la probabilidad o el grado de susceptibilidad (baja, media y alta) con el que se puede dar un proceso de remoción en masa en un determinado lugar del espacio.. El desarrollo del plugin, el cual tendrá su implementación en QGIS, será de gran utilidad para profesionales que se encuentren vinculados con este tipo de estudios (geólogos, geomorfólogos, hidrólogos, ingenieros catastrales, civiles, ambientales, etc.) y más específicamente a todas entidades e industrias dedicadas a la prestación de servicios medioambientales, de consultoría, minería y petróleo.. Los estudios y la literatura consultada hasta el momento, evidencian que no existe una funcionalidad (plugin) con el mismo propósito de Calc Landslide Poly. A la fecha solo se cuenta con programas libres y privados que permiten la visualización, análisis, manipulación y geoprocesamiento de información geográfica a través de flujos de trabajo.. ArcGIS por ejemplo, cuenta con una herramienta de geoprocesamiento (Superposición ponderada), la cual posibilita la superposición de varias capas tipo raster, utilizando una escala de medición común y pesos de cada una de las variables de acuerdo a su importancia. Software como QGIS, Ilwis, gvSIG,. 11.

(12) entre otros, proporcionan al usuario la calculadora raster o el álgebra de mapas como una opción que permite superponer y operar capas si el usuario así lo requiere.. Finalmente la implementación no solo permite espacializar las áreas susceptibles a procesos de remoción en masa sino que además provee la información suficiente para la adecuada toma de decisiones en tiempos óptimos.. 12.

(13) CAPITULO 1. ENFOQUE DEL ESTUDIO. 1.1.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Vivimos en un mundo dinámico en el que día a día el ser humano intenta interactuar con todo lo que lo rodea, no solo como una forma de comprender su universo sino también como una alternativa de poder suplir sus necesidades.. En la actualidad el hombre debe enfrentarse a muchos fenómenos naturales que son inherentes a su entorno y que de cierta forma lo impulsan a desarrollar modelos que le permitan tomar decisiones ante las diversas situaciones.. De esta forma y pensando en la necesidad de evaluar el grado de susceptibilidad a procesos de remoción en masa que pueden presentar los suelos, se propone la implementación de Calc Landslide Poly, una funcionalidad integrada a software de de SIG que permitirá al usuario la identificación de áreas vulnerables a deslizamientos posibilitando además la planificación eficaz, la prevención de desastres, el adecuado uso del suelo y toma de decisiones.. 13.

(14) 1.2.. OBJETIVOS. 1.2.1. Objetivo General. Planear, desarrollar e Implementar un plugin (Calc Landslide Poly) en PyQGIS que permia al usuario el cálculo de susceptibilidad a procesos de remoción en masa, a partir de 4 capas temáticas (cualitativas - cuantitativas) que ya cuentan con un tratamiento estadístico univariado preliminar.. 1.2.2. Objetivos Específicos  Identificar el grado de susceptibilidad (baja, media y alta) con el que se puede dar un proceso de remoción en masa en un determinado lugar del espacio a través de una funcionalidad integrada a QGIS.  Desarrollar una metodología de elaboración de software a través de la construcción de un plugin.  Identificar la forma en que estas funcionalidades contribuyen con el desarrollo de estudios multipropósito. 14.

(15) CAPITULO 2. MARCO CONCEPTUAL. 2.1.. REMOCIÓN EN MASA. Se entiende por fenómeno de remoción en masa al proceso de transporte de material, movilización lenta o rápida de determinado volumen de suelo, roca o ambos, en diversas proporciones, generados por una serie de factores.. Estos. movimientos. tienen. carácter. descendente. ya. que. están. fundamentalmente controlados por la gravedad (Lara & Sepúlveda, 2008). Rolando Mora Chinchilla define el fenómeno de remoción en masa como procesos de la geodinámica externa, los cuales modifican las diferentes formas del terreno.. 2.1.1. Tipos de remoción en masa. Las remoción en masa ha sido clasificada por los autores Cruden & Varnes (1996), de acuerdo al tipo de movimiento y al material involucrado (Varnes, 1978). La Tabla 1 y Figura 1 muestra esta clasificación. Tabla 1. Clasificación de la remoción en masa. TIPO DE MOVIMIENTO esprendimiento o Caída Toppling (Volcamiento) Rotacional Deslizamiento Traslacional Extensiones Laterales Flujos Complejos. TIPO DE MATERIAL. Roca. FUENTE: Varnes, 1978. 15. Suelo.

(16) Figura 1. Clasificación de los fenómenos de remoción en masa. FUENTE: Gonzales de Vallejo, 2002. 2.1.2. Factores que generan la remoción en masa. Existen ciertos factores que son condicionantes para la generación de los diferentes tipos de remoción en masa (ver Tabla 2) (Hauser, 1993). Los factores condicionantes corresponden a aquéllos que generan una situación potencialmente inestable. Estos son principalmente la geomorfología, geología, geotecnia y vegetación, que actúan controlando la susceptibilidad de una zona a generar fenómenos de remoción en masa, donde la susceptibilidad se define. 16.

(17) como la capacidad o potencialidad de una unidad geológica o geomorfológica de ser afectada por un proceso geológico determinado (Sepúlveda , 1998). Tabla 2. Factores condicionantes relevantes para cada tipo de remoción en masa. FUENTE: Elaboración propia. 2.1.3. Agentes desencadenantes de remociones en masa. Un agente desencadenante es un factor externo que genera una respuesta traducida en una remoción en masa mediante el rápido incremento de esfuerzos o la reducción de la resistencia del material de una ladera (Wieczorek, 1996). Un agente desencadenante se caracteriza principalmente por la existencia de un corto lapso entre causa y efecto. Entre los agentes desencadenantes más comunes de remociones en masa se cuentan principalmente las lluvias de gran intensidad y los sismos; secundariamente las erupciones volcánicas, la intervención antrópica, la fusión de nieve, la erosión de canales, entre otros.. 2.2.. SUSCEPTIBILIDAD A DESLIZAMIENTOS. La susceptibilidad, generalmente, expresa la facilidad con que un fenómeno puede ocurrir sobre la base de las condiciones locales del terreno. La susceptibilidad es una propiedad del terreno que indica qué tan favorables o desfavorables son las condiciones de éste, para que puedan ocurrir deslizamientos (Suarez, 2009).. 17.

(18) El mapa de susceptibilidad clasifica la estabilidad relativa de un área, en categorías que van de estable a inestable, muestra donde hay o no, condiciones para que puedan ocurrir deslizamientos. La probabilidad de ocurrencia de un factor detonante como una lluvia o un sismo no se considera en un análisis de susceptibilidad (Suarez, 2009).. 2.2.1. Historia de los mapas de susceptibilidad Los mapas de “susceptibilidad” a los deslizamientos fueron desarrollados por primera vez, por Brabb en San Mateo County California, para el USGS en 1978. Los primeros mapas se realizaban superponiendo mapas con los diferentes factores geológicos que influían en las fallas de los taludes. En 1988, se inició el uso de SIG para la elaboración de los mapas de susceptibilidad. En 1991, se involucraron los métodos determinísticos con el análisis de factores de seguridad para las fallas de talud infinito con el programa DLISA. En 1994, el programa SHALSTAB (Montgomery y Dietrich) creó subrutinas que facilitaban el análisis de deslizamientos poco profundos. En 1999, se presentaron dos programas SINMAP (Pack y otros) y SMORPH (Vaugeois y Shaw) y se inició la utilización de la lógica difusa en los SIG. En el 2006, el programa PISAm incluyó los modelos digitales de elevación y se desarrolló en Estados Unidos y Canadá el programa ArcSDM3 (Suarez, 2009).. En la actualidad, hay una gran cantidad de software con subrutinas para el análisis de susceptibilidad.. 2.2.2. Elaboración de mapas de susceptibilidad a los deslizamientos. El mapa de susceptibilidad es un mapa en el cual se zonifican las unidades de terreno que muestran una actividad de deslizamientos similar o de igual potencial de inestabilidad, que se obtiene de un análisis multivariable entre los factores del terreno que afectan la susceptibilidad a los deslizamientos y el mapa de inventario de deslizamientos.. 18.

(19) No existe un procedimiento estandarizado para la preparación de mapas de susceptibilidad a los deslizamientos y sí existe mucha libertad en la determinación de los pasos a seguir y los niveles de susceptibilidad varían de acuerdo con los criterios de los diversos autores.. 2.2.3. Métodos para elaborar mapas de susceptibilidad a deslizamientos. Método heurístico: se basan en el estudio conceptual de los procesos de ocurrencia de los deslizamientos y requiere del análisis por parte de profesionales con conocimientos y experiencia tanto de la región estudiada como de los procesos. Se divide el terreno en una serie de subáreas que tienen características similares en cada uno de los aspectos indicados (Relieve, geología, geomorfología, geotecnia, etc.).. Método estadístico: Se refiere al cálculo de la densidad en los deslizamientos, para cada unidad geomorfológicamente homogénea o para determinados rangos de factores determinantes de la estabilidad. La densidad de los deslizamientos se toma típicamente, como el porcentaje del área que es ocupada por éstos. El método estadístico superpone mapas de parámetros y mapas de unidades homogéneas al mapa de inventario de deslizamientos y calcula las densidades del deslizamiento.. 2.3.. INGENIERIA DE SOFTWARE PARA SIG. 2.3.1. Metodología de desarrollo de software RUP. El Rational Unified Process o Proceso Unificado de Racional, es una metodología cuyo fin es entregar un producto de software el cual utiliza el lenguaje unificado de modelado UML. Constituye la metodología estándar más utilizada para el análisis, implementación y documentación de sistemas orientados a objetos.. 19.

(20) El RUP es un conjunto de metodologías adaptables al contexto y necesidades de cada organización, describe cómo aplicar enfoques para el desarrollo del software y se centra en la producción y mantenimiento de modelos del sistema.. 2.3.2. Ventajas y desventajas. Las ventajas de la metodología RUP es que es la más utilizada en la industria del software, es un proceso iterativo, existe una evaluación continua del producto y es ideal para proyectos de gran tamaño. Las desventajas son su alto costo de implementación y su alto grado de complejidad.. 2.3.3. Fases de la metodología RUP . Planeación: Objetivos y requerimientos del proyecto (5% del tiempo del proyecto). . Análisis y diseño: Arquitectura y casos de uso (35% del tiempo del proyecto). . Implementación: Desarrollo del producto (50% del tiempo del proyecto). . Evaluación y resultados: Entrega, distribución e instalación del producto (10% del tiempo del proyecto). 20.

(21) CAPITULO 3. METODOLOGÍA. La construcción de plugins, representa una nueva herramienta potencialmente novedosa en el uso de los SIG. Estas funcionalidades son desarrolladas siguiendo las metodologías de elaboración de software y son integradas a programas a través de procesos de codificación, validación y pruebas. En el presente proyecto se propone la metodología RUP (Rational Unified Process o Proceso Racional Unificado), la cual es un proceso de ingeniería de software enfocada en establecer tareas y responsabilidades adaptables al contexto y a las necesidades de cada organización.. Se relaciona de esta forma la propuesta metodológica para el plugin Calc Landslide Poly, el cual que permite el cálculo de susceptibilidad a procesos de remoción en masa. El siguiente esquema muestra las fases y procedimientos necesarios. Figura 2. Esquema metodológico plugin Calc Landslide Poly. FUENTE: Elaboración Propia. 3.1.. FASE DE PLANEACIÓN. En esta fase se describe brevemente el producto a desarrollar (especificación técnica), se define el objetivo del proyecto (alcance) y se establecen los 21.

(22) requerimientos (funcionalidades y no funcionales) del plugin. Se considera una previa planeación y una visión general del proyecto. 3.2.. FASE DE ANÁLISIS Y DISEÑO. También conocida como fase de elaboración. En esta parte las necesidades del usuario se desarrollan a través de los casos de uso, los cuales responden a los requerimientos planteados en la fase anterior y se define la arquitectura base de la funcionalidad a desarrollar.. 3.3.. FASE DE IMPLEMENTACIÓN. También conocida como fase de construcción o desarrollo. Se lleva a cabo la construcción. del. producto. completando. la. funcionalidad. del. sistema,. identificando requerimientos pendientes, administración de cambios y posibles mejoras. Se mencionan los elementos de software que comprende el sistema, código fuente y lenguajes de programación, archivos de configuración y componentes del software.. 3.4.. FASE DE EVALUACIÓN Y RESULTADOS. También conocida como fase de cierre. Durante esta fase se busca garantizar que el producto este bien preparado para su entrega al usuario. Es una fase que puede presentar cambios y requiere la revisión de requisitos o especificaciones, análisis y diseño, implementación, pruebas y despliegue. Esta fase incluye capacitación de usuarios, soporte técnico, forma en que se distribuye y se instala el producto.. Todas las fases del modelo metodológico incluyen actividades, productos por actividad, roles, precondiciones y postcondiciones.. 22.

(23) CAPITULO 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS. En este capítulo se presentan los resultados obtenidos durante la ejecución de la metodología expuesta en el capítulo anterior, se explican con detalle los procedimientos realizados en cada una de las fases. 4.1.. FASE DE PLANEACIÓN. Calc Landslide Poly es plugin implementado en PyQGIS, el cual tiene como propósito permitir al usuario cálculo de polígonos susceptibles a procesos de remoción en masa, a partir de 4 capas temáticas (cualitativas - cuantitativas) las cuales cuentan con un tratamiento estadístico univariado preliminar.. Su única y principal funcionalidad es espacializar áreas las cuales contienen un atributo que indica la probabilidad o el grado de susceptibilidad (baja, media y alta) con que puede darse un proceso de remoción en masa en un determinado lugar del espacio.. El alcance del plugin se encuentra enmarcado en las acciones que realizará el sistema las cuales son: intersectar las capas ingresadas por el usuario, calcular y clasificar la susceptibilidad mostrando una capa vectorial como resultado de la ponderación, indicando al usuario las zonas de baja, media y alta susceptibilidad.. 4.2.. FASE DE ANÁLISIS Y DISEÑO. 4.2.1. Requerimientos funcionales - Diagrama de casos de uso.. Se relaciona la descripción de lo que el plugin provee al usuario, como el sistema reacciona a entradas en particular y como se debe comportar bajo ciertas condiciones.. 23.

(24) Figura 3. Diagrama de casos de uso plugin Calc Landslide Poly. FUENTE: Elaboración Propia. El propósito del caso de uso Calcular Susceptibilidad, es obtener áreas con un índice de susceptibilidad a procesos de remoción en masa, calculado a partir de la ponderación de cuatro variables (capas vectoriales cualitativascuantitativas geometría polígono) que han sido previamente parametrizadas por un experto.. Para hacer uso de la funcionalidad el usuario requiere previamente:. a. Instalar el software QGIS Desktop versión 2.8 en adelante. b. Ejecutar QGIS Desktop e instalar y ejecutar el complemento Calc Landslide Poly. c. Tener cuatro capas temáticas de datos espaciales (geología, pendientes, cobertura vegetal y precipitación) con las siguientes especificaciones: . Geometría polígono. . Almacenamiento en formato shapefile (.shp). . Igual sistema coordenadas. . Cubrimiento de la misma área. . Previa evaluación de calidad (consistencia lógica – topología, exactitud temática y de posición). . Cada capa debe contener dos campos (susceptibilidad de la capa y ponderación de la capa), necesarios para el cálculo de la susceptibilidad final (ver. . Tabla 3 y Figura 4).. 24.

(25) . Cada fila en la tabla de atributos debe pertenecer a un único objeto espacial. Si esta condición no se cumple los resultados no serán satisfactorios.. d. Cargar previamente las capas a QGIS Desktop Tabla 3.Configuración de campos en las capas vectoriales para cálculo de susceptibilidad. CAPA VECTORIAL. PONDERACION ATRIBUTO. TIPO. SUSCEPTIBILIDAD. DOMINIO. ATRIBUTO. TIPO. SUS_GEO. string (10). 1 Unidad geológica. Pendiente. POND_GEO Short. POND_PEN Short. Baja. 2. Alta. 1. Baja. 2. SUS_PEN. string (10). Short. Baja. 2. SUS_CV. string (10). 3. POND_PP. Short. Media Alta. 1 Precipitación. Media Alta. 1 POND_CV. Media. 3. 3 Cobertura vegetal. INTERPRETACIÓN. Baja. 2. SUS_PP. 3. string (10). Media Alta. FUENTE: Elaboración Propia. Figura 4. Ejemplo de configuración de campos en QGIS antes del cálculo.. 25.

(26) FUENTE: Elaboración Propia. Una vez el usuario ejecuta la funcionalidad Calc Landslide Poly, debe seleccionar las capas, elegir el atributo o campo con el cual se realizará la ponderación y especificar los porcentajes de influencia que tendrá cada capa en el cálculo de la susceptibilidad final. Si la suma de los porcentajes de influencia es diferente a 100% para las cuatro capas, el sistema genera un mensaje de error indicando al usuario hacer el ajuste de los pesos de ponderación.. Adicionalmente, si el usuario repite una de las capas el sistema le indicara al usuario a través de un mensaje que las capas deben ser diferentes.. Al hacer click sobre el botón OK, la aplicación procesa las capas y agrega a la vista y leyenda del mapa de la GUI (Interfaz Gráfica de Usuario) de QGIS, el resultado de la intersección de las capas, el cual contiene en la tabla de atributos el cálculo de la susceptibilidad a procesos de remoción en masa.. 26.

(27) Si el usuario ingresa inicialmente capas con datos espaciales sin calificar y hace click en el botón OK, la funcionalidad se ejecuta sin problemas, sin embargo se debe tener en cuenta que para dichos campos el cálculo de susceptibilidad final será <Null> lo cual indica ausencia de información.. El usuario debe especificar obligatoriamente un folder o ruta de salida en el cual se guardará la capa vectorial resultado.. 4.2.2. Requerimientos no funcionales. Se describen en la Tabla 4 las restricciones y funciones que ofrece el plugin Calc Landslide Poly, como tiempo, procesos, estándares, etc.. 27.

(28) Tabla 4. Requerimientos no funcionales del plugin Calc Landslide Poly ELEMENTO. REQUERIMIENTO. USABILIDAD. DESCRIPCIÓN El plugin cuenta con un video de entrenamiento e cual tendrá una duración máxima de 3 minutos que podrá ser visto por el usuario en cualquier momento. El plugin debe presentar mensajes de error que permitan al usuario identificar el tipo de error y comunicarse con el administrador del sistema.. PRODUCTO. El tiempo de apertura del plugin es de 3 segundos. Si el plugin queda fuera de servicio se contempla un tiempo máximo de recuperación de 30 segundos. EFICIENCIA DESEMPEÑO. EFICIENCIA – ESPACIO DE ALMACENAMIENTO. ORGANIZACIONALES. El tiempo de ejecución de cálculo depende de la cantidad de polígonos implicados en el cálculo. Se estima un tiempo aproximado de 3 minutos para 20000 polígonos y 6 minutos para 50000 polígonos. El plugin tiene un tamaño en disco de 220 KB y contiene 47 archivos distribuidos en 9 carpetas.. DEPENDENCIA. QGIS Python. AMBIENTE DE EJECUCIÓN. Windows (32 y 64 bit) Mac OS X Linux. OPERACIÓN. El grupo de desarrolladores estará disponible para retroalimentar y corregir el funcionamiento de la aplicación.. DESARROLLO. El lenguaje en el que se desarrollara el plugin es PyQGIS.. REGULACIÓN. La aplicación después de diseñada se registrará de acuerdo a la ley 23 de 1982, que rige los derechos de autor. El sistema no requiere de datos personales para su implementación.. EXTERNOS. LEGISLATIVOS. La aplicación debe contar con las respectivas licencias de los recursos usados como programas, imágenes, entre otras.. FUENTE: Elaboración Propia. 4.2.3. Diagrama de despliegue. La Figura 5, relaciona el diagrama de despliegue que modela la arquitectura en tiempo de ejecución del sistema. El diagrama permite identificar la tipología del hardware sobre el que se ejecutará el plugin. 28.

(29) Figura 5. Diagrama de despliegue del plugin Calc Landslide Poly. FUENTE: Elaboración Propia. 4.2.4. Diagrama de componentes. La Figura 6 muestra el diagrama de componentes el cual representa la arquitectura de software del plugin. El front-end es la parte del software que interactúa con el o los usuarios y el back-end es la parte que procesa la entrada desde el front-end. Figura 6. Diagrama de componentes del plugin Calc Landslide Poly. FUENTE: Elaboración Propia. 4.2.5. Diagrama de secuencias. La Figura 7 muestra el diagrama de secuencias del plugin el cual permite identificar la interacción que se da entre los objetos (usuario - app) del sistema. 29.

(30) Cada objeto cuenta con una “línea de vida” y el diagrama contiene mensajes de intercambio entre los objetos de una forma ordenada. Figura 7. Diagrama de secuencias del plugin Calc Landslide Poly. FUENTE: Elaboración Propia. 4.3.. FASE DE IMPLEMENTACIÓN. 4.3.1. Software de implementación. La integración del plugin se realizó a través de QGIS, un software de Sistemas de Información Geográfica de código libre que permite la manipulación de datos en formatos vector y raster. Se eligió este programa por su interoperabilidad, por su amigable interfaz de usuario y por su versatilidad de interconexión con muchas bases de datos geoespaciales, facilitando el manejo de datos.. 4.3.2. Lenguaje de Programación El desarrollo del plugin se llevó a cabo en Python, un lenguaje de programación ampliamente utilizado que soporta múltiples paradigmas, entre ellos el orientado a objetos, además es funcional en pequeña y gran escala y fácil procedimentalmente hablando.. 30.

(31) PyQGIS es la librería de QGIS para ejecutar código Python. A partir de la versión 0.9 en septiembre de 2007, QGIS tiene soporte para ejecutar scripts utilizando el lenguaje Python. (Morales, 2015). PyQGIS, permite la creación de complementos (plugins) utilizando python como lenguaje de programación teniendo como principal ventaja la simplicidad en la distribución y un desarrollo sencillo.. Las razones por las que se escogió este lenguaje de programación son: su disponibilidad de uso en diferentes sistemas operativos, se puede integrar con varios programas, es software libre, de código abierto y además es potente y fácil de aprender.. Python, por su compatibilidad con el software libre y para este caso QGIS al cual se integrará la funcionalidad con su complemento Qdesigner permitirá a programadores y usuarios tener una perspectiva amigable con el Plugin.. 4.4.. FASE DE EVALUACIÓN Y RESULTADOS. Se garantiza la funcionalidad del plugin para su uso a través de un ejercicio de implementación por parte de los desarrolladores. La distribución del plugin se realizará inicialmente a través de una fase de prueba la cual permitirá a los usuarios evaluar la funcionalidad, realizar sugerencias y a calificar el plugin. Esta fase será tenida en cuenta para posteriores mejoras.. Se relacionan a continuación los resultados del ejercicio de implementación:. La Figura 8 muestra como es la visualización de la interfaz gráfica de usuario inicial del plugin.. 31.

(32) Figura 8. Mockup – Interfaz Gráfica de Usuario Cal Poly Landslide. FUENTE: Elaboración Propia. Una vez el usuario carga las capas a QGIS Desktop, el plugin muestra una lista desplegable en la que es necesario especificar las capas vectoriales con las que se realizará el cálculo de la susceptibilidad (ver Figura 9) Figura 9. Selección de capas vectoriales. FUENTE: Elaboración Propia. Luego de indicar las capas vectoriales, se selecciona el campo que contiene el tratamiento estadístico univariado preliminar o ponderación (ver Figura 10). 32.

(33) Figura 10. Selección del atributo de ponderación. FUENTE: Elaboración Propia. La funcionalidad trae por defecto un porcentaje de influencia para cada capa de 25, sin embargo este valor puede ser modificado por el usuario en cualquier momento o en su defecto borrado a través del botón Clear (ver Figura 11) Figura 11. Formas de cambiar el % de influencia de las capas. FUENTE: Elaboración Propia. 33.

(34) Finalmente una vez se especifican todos los requerimientos del plugin la interfaz luce como se muestra en la Figura 12. De esta forma ya es posible el cálculo de la susceptibilidad la cual se ejecuta una vez el usuario hace click en el botón ok. Figura 12. Formas de cambiar el porcentaje de influencia de las capas. FUENTE: Elaboración Propia. El plugin muestra como resultado una capa vectorial que corresponde a la susceptibilidad a procesos de remoción en masa del área de estudio especificada por el usuario, la cual resulta de la intersección de las capas y del cálculo del promedio ponderado entre ellas (ver Figura 13) Figura 13. Resultado de susceptibilidad a procesos de remoción en masa – Capa vectorial. FUENTE: Elaboración Propia. 34.

(35) Adicionalmente, el plugin ha creado dos columnas en la tabla de atributos de la capa resultado, en las cuales se ha registrado de forma cuantitativa y cualitativa el resultado de la susceptibilidad, siendo 0-0,25 (baja), 0,26-0,5 (media) y 0,6-0,75 (alta). Los resultados se muestran en la Figura 14. Figura 14. Resultado de susceptibilidad a procesos de remoción en masa – Tabla de atributos. FUENTE: Elaboración Propia. De igual forma el plugin Calc Landslide Poly cuenta con validaciones básicas que se dan a través de mensajes de advertencia los cuales orientan al usuario en su correcto uso. Se relacionan a continuación dichas validaciones: . Si el usuario selecciona dos veces la misma capa Figura 15. Validación si se selecciona una misma capa. FUENTE: Elaboración Propia. 35.

(36) . Si el porcentaje de influencia especificado por el usuario no suma 100. Figura 16. Validación si el porcentaje de influencia no suma 100. FUENTE: Elaboración Propia. . Si el usuario no especifica un folder donde guardar los resultados. Figura 17. Validación si no se especifica un folder de almacenamiento de resultados.. FUENTE: Elaboración Propia. 36.

(37) CONCLUSIONES. La obtención de polígonos susceptibles a procesos de remoción en masa en una determinada área de estudio a través del plugin Calc Landslide Poly, posibilita la adecuada toma de decisiones, la planificación eficaz de los recursos y el adecuado uso del suelo.. Una vez se ejecutada la funcionalidad el profesional puede encontrar resultados de alta o baja confiabilidad, esto puede obedecer a dos razones principalmente, la primera es que las capas cuenten o no, con los requerimientos funcionales establecidos en la fase de análisis y diseño y la segunda razón radica en la escala de la información, la cual en ocasiones no satisface el nivel de detalle requerido por el usuario.. El valor de susceptibilidad calculado por el plugin le permite al usuario evaluar la posibilidad o no de ocurrencia del fenómeno lo cual es de vital importancia si se piensa en la prevención de desastres a través de obras de mitigación o en la planeación de un proyecto. La implementación de este tipo de funcionalidades permite automatizar tareas SIG brindando la posibilidad al usuario de optimizar tiempos y costos.. El desarrollo del plugin en un lenguaje de programación libre (PyQGIS) posibilitó la alta interoperabilidad, la simplicidad y el desarrollo sencillo de la funcionalidad.. 37.

(38) RECOMENDACIONES Y POSIBLES MEJORAS DEL PLUGIN. Para la obtención de resultados satisfactorios se recomienda que todas las capas temáticas cuenten con el mismo sistema de referencia, presenten el mismo cubrimiento espacial y sean sometidas a procesos de calidad antes del geoprocesamiento.. Una vez realizada la fase de evaluación y resultados del plugin, se proponen en un futuro las siguientes funcionalidades: . Incorporar una barra de estado que le permita conocer al usuario en que porcentaje se encuentra el proceso.. . Brindar la posibilidad de elegir en una paleta de colores como se desean ver los resultados.. . Ampliar el rango de categorías de susceptibilidad a 5 (muy baja, baja, media, media alta y alta). 38.

(39) BIBLIOGRAFÍA. Álvarez Arriagada, M. (2006). Factibilidad de utilización de técnicas geofísicas en estudios de fenómenos de remoción en masa. Tesis e pregrado, Universisdad de Chile - Departamento de Geología, Chile. Obtenido de http://repositorio.uchile.cl/tesis/uchile/2006/alvarez_m/sources/alvarez_m .pdf Cortés Alvárez, J. (2012). Metodologías de desarrollo de software RUP Proceso Racional Unificado. Recuperado el 2015, de http://es.slideshare.net/cortesalvarez/metodologa-rup Cruden, D. (1991). A simple definition of a Landslide. Bulletin of the International Association of Engineering Geology. No. 43, 27-29. García , F., Parra, P., & Parrado, A. (s.f.). Diagramas de secuencias. Obtenido de http://es.slideshare.net/FABIANGARCIA/diagramas-de-secuenciapresentation Hauser, A. (1993). Remociones en masa en Chile. Boletin N° 45 Servicio Nacional de Geología y Minería. 7 - 29. Henández, Z. (2008). Mapa de susceptibilidad a procesos de remoción en masa con base en análisis multivariado: La región de Zapolitan de Méndez Puebla. Obtenido de http://www.geociencias.unam.mx/~bole/eboletin/TesisZHM0808.pdf Lara , M., & Sepúlveda, S. (2008). Remociones en Masa. Departamento de Geología - Universidad de Chile, Chile. Lawhead, J. (2015). QGIS Python Programming Cookbook. Packt Publishing. Morales, A. (15 de Abril de 2015). Primeros pasos con Py QGIS. Obtenido de http://mappinggis.com/2014/02/primeros-pasos-con-pyqgis/ Page, Unified Modeling Language™ (UML®) Resource. (s.f.). Obtenido de http://www.uml.org/ Pressman, R. (s.f.). Ingeniería de Software - Enfoque práctico (Vol. Quinta Edición). España: Mc Graw Hill. Python. (s.f.). Obtenido de https://www.python.org/. 39.

(40) QGIS - Un Sistema de Información Geográfica libre y de código abierto. (s.f.). Obtenido de http://www.qgis.org/es/site/ Sepúlveda , S. (1998). Metodología para evaluar el peligro de flujos de detritos en ambientes montañosos. Aplicación en la quebrada Lo Cañas, región metropolitana. Chile: Universidad de Chile. Suarez, J. (2009). Deslizamientos. Volúmen 1 Análisis Geotécnico (Vol. 1). Bucaramanga , Colombia. Varnes, D. (1978). Slope movement types and processes. In Landslides, Analysis and Control. Washington D.C.: Transportation Research Board, National Academy of Sciences. Wieczorek, G. (1996). Landslide triggering mechanisms in landslides – Investigations and mitigation. Special Report 247. Washington: A. K. Turner y R. L. Schuster.. 40.

(41)