Modelo heterogéneo para la determinación de importancia de impacto ambiental basado en el enfoque lingüístico difuso

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(1)Universidad Central de las Villas “Martha Abreu”. MODELO HETEROGÉNEO PARA LA DETERMINACIÓN DE IMPORTANCIA DE IMPACTO AMBIENTAL BASADO EN EL ENFOQUE LINGÜÍSTICO DIFUSO.. TESIS PRESENTADA EN OPCIÓN AL TÍTULO ACADÉMICO DE MÁSTER EN INFORMÁTICA PARA LA GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL. Autor: Ing. David Rodríguez Rodríguez Tutoras: Dra. C. Belkis Fabién Guerra Valdés Ms. C. Yeleny Zulueta Veliz Consultante: Ms. C. Marlene Dupin Fonseca. Santa Clara 2014.

(2) Declaración de autoría Declaro por este medio que yo, Ing. David Rodríguez Rodríguez, con carnet de identidad 85010520988, profesor de la Universidad de las Ciencias Informáticas, soy el autor principal del trabajo final de maestría desarrollado como parte de la Maestría en Informática para la Gestión Medioambiental y que autorizo a la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas a hacer uso de la misma en su beneficio, así como los derechos patrimoniales con carácter exclusivo. Para que así conste, firmo la presente declaración jurada de autoría en Santa Clara a los ____ días del mes de ___________ del año ______.. Autor:. Tutor:. Tutor:. I.

(3) Resumen La investigación, se centra en la Evaluación de Importancia de Impacto Ambiental (EIIA), como el proceso de toma de decisiones multicriterios para determinar la Importancia de los Impactos de las acciones de un proyecto sobre los factores del medio ambiente involucrado, teniendo en cuenta los juicios subjetivos provistos de forma cualitativa y/o cuantitativa por los expertos sobre determinados criterios. Los métodos clásicos de EIIA no manejan de forma eficiente la información heterogénea, ya que los expertos se ven obligados a utilizar escalas numéricas en sus valoraciones, obteniendo resultados igualmente numéricos de bajo nivel de interpretabilidad. En esta contribución se propone un nuevo Modelo Heterogéneo para la EIIA, basado en el Enfoque Lingüístico Difuso. Mediante el uso de la Técnica de Representación Lingüística de las 2-Tuplas, y su enfoque extendido para manejar información heterogénea, los expertos pueden suministrar sus preferencias utilizando diferentes dominios de información, en correspondencia con la naturaleza y la incertidumbre de los criterios, así como su nivel de conocimiento y experiencia. Además, el modelo define un proceso de agregación escalonada para obtener valores de importancia de impacto interpretables y sin pérdida de información. La investigación incluye la aplicación del modelo propuesto en un caso de estudio en el Centro de Estudio de Química Aplicada de la Universidad Central de Las Villas y el desarrollo de una herramienta informática para facilitar su aplicación.. II.

(4) Abstract This contribution is focus in Environmental Impact Significance Assessment (EISA) as the multi-criteria decision making process for determining the importance of the project's impacts over the involved environment, considering subjective judgments provided in a qualitative and/or quantitative way. Classical EISA methods are not efficient on handle heterogeneous information since the experts are forced to use numerical scales and also they obtain numerical outputs of low interpretability. In this contribution we propose a new heterogeneous approach for EISA based on fuzzy linguistic models. By using the linguistic 2-tuple representation model, and its extended approach to deal with heterogeneous information, it provides a flexible evaluation framework in which experts can supply their preferences using different domains conform to the nature and uncertainty of criteria as well as their level of knowledge and experience. Moreover the approach applies an aggregation process to obtain interpretable significance values without loss of information. The research also includes the application of the proposed model in a case of study at the Center for Applied Chemistry UCLV and development of a software to facilitate its implementation, which is called Assessment System Environmental Impact Importance (SEVIIA).. III.

(5) Índice. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1 CAPÍTULO I. MARCO TEÓRICO REFERENCIAL DE LA INVESTIGACIÓN................. 5 1.1 Evaluación de Importancia de Impacto Ambiental. Conceptos y marco legal cubano ...................................................................................................................................... 5 1.2 El proceso de EIIA ............................................................................................................ 6 1.3 Métodos tradicionales de EIIA ........................................................................................ 8 1.3.1 Matriz de Leopold ...................................................................................................... 8 1.3.2 Guía metodológica para la Evaluación de Impacto Ambiental propuesta por Conesa .................................................................................................................................. 9 1.3.2.1 Matriz de Impacto. Valoración cualitativa del impacto ambiental .......... 10 1.3.3.2 Matriz de Importancia de Impacto ........................................................ 10 1.3.3.3 Análisis crítico de la metodología ......................................................... 14 1.4 Soluciones que incorporan técnicas difusas .............................................................. 16 1.5 Análisis y toma de decisión en la EIIA ........................................................................ 17 1.5.1 El proceso de análisis de decisión........................................................................ 17 1.5.2 Un acercamiento a los Problemas de Toma de Decisión ................................. 19 1.5.3 Dominios de información ........................................................................................ 21 1.5.4 La EIIA como Problema de Toma de Decisión ................................................... 22 1.6 El Enfoque Lingüístico Difuso ....................................................................................... 23 1.6.1 Elección de una Adecuada Sintaxis del Conjunto de Términos Lingüísticos 24 1.6.1.1 Enfoque Basado en una Gramática Libre de Contexto......................... 24 1.6.1.2 Enfoque Basado en Términos Primarios con una Estructura Ordenada25 1.6.2 Semántica del Conjunto de Término Lingüístico ................................................ 25 1.6.3 Computación con Palabras .................................................................................... 26 1.6.4 Modelo de Representación Lingüístico Basado en 2-tuplas ............................ 27 Conclusiones parciales......................................................................................................... 28 IV.

(6) CAPÍTULO II. MODELO HETEROGÉNEO PARA EIIA BASADO EN EL ENFOQUE LINGÜÍSTICO DIFUSO ............................................................................................... 30 2.1 Un modelo heterogéneo de EIIA basado en el Enfoque Lingüístico Difuso ......... 30 2.1.1 Marco de Trabajo Heterogéneo ............................................................................ 31 2.1.2 Obtención de Preferencias .................................................................................... 33 2.1.3 Evaluación de Alternativas ..................................................................................... 33 2.1.3.1 Gestión de conflictos de criterios de costo/beneficio ............................ 34 2.1.3.2 Unificación de valores .......................................................................... 34 2.1.3.3 Agregación de Valores ......................................................................... 37 2.1.3.4 Explotación .......................................................................................... 41 Conclusiones parciales......................................................................................................... 42 CAPÍTULO III. APLICACIÓN DEL MODELO HETEROGÉNEO DE EIIA BASADO EN ENFOQUE COMPUTACIONAL LINGÜÍSTICO DIFUSO ............................................. 43 3.1. Resultados de Evaluación Impacto Ambiental a la Empresa Electroquímica de Sagua ...................................................................................................................................... 43 3.2 Aplicación del Nuevo Modelo Heterogéneo de EIIA basado en el Enfoque Lingüístico Difuso .................................................................................................................. 48 3.2.1 Marco de Trabajo Heterogéneo ............................................................................ 48 3.2.2 Obtención de Preferencias .................................................................................... 50 3.2.3 Clasificación de Alternativas .................................................................................. 52 3.2.3.1 Gestión de conflictos de criterios de costo/beneficio ............................ 52 3.2.3.2 Unificación de valores .......................................................................... 52 3.2.3.3 Agregación de valores ......................................................................... 54 3.2.4 Evaluación de resultados ....................................................................................... 56 3.3 Sistema de Evaluación de Importancia de Impacto Ambiental (SEVIIA) ............... 56 3.3.1 Estructura del sistema ............................................................................................ 57 3.3.2 Arquitectura de SEVIIA........................................................................................... 57 3.3.3 Lenguajes de programación. ................................................................................. 58 3.3.4 Framework utilizados .............................................................................................. 59 3.3.5 Usuarios de SEVIIA ................................................................................................ 60 V.

(7) 3.3.6.1 Funcionalidades del rol Administrador ................................................. 61 3.3.6.2 Funcionalidades del rol Experto. .......................................................... 65 Conclusiones parciales......................................................................................................... 67 CONCLUCIONES GENERALES ................................................................................. 69 RECOMENDACIONES ............................................................................................... 70 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 71. VI.

(8) INTRODUCCIÓN El medio ambiente es el entorno vital, o sea el conjunto de factores físicos-naturales, estéticos, culturales, sociales y económicos que interactúan con el individuo y en la comunicad en que vive. Estos factores son usados por el hombre para desarrollar sus proyectos y están propensos a recibir impactos positivos o negativos a partir de las acciones que desencadenan. El crecimiento económico poco sustentable, ha acelerado en los últimos años el deterioro del medio ambiente. Normalmente se consumen productos y servicios ignorando el costo ambiental introducido en su creación. Si bien es cierto que en las últimas décadas se han incrementado los esfuerzos por promover un cambio de actitud y una toma de conciencia ambiental, en ese mismo período de tiempo los efectos negativos causados por las actividades del hombre sobre el medio circundante, lejos de haberse solucionado, ha empeorado aún más (Aguilar 1993). Para conseguir un desarrollo sostenible y equilibrado, es preciso aplicar un conjunto de principios básicos que informan sobre la gestión medioambiental. De ellos destacan la prevención y la corrección de la contaminación o deterioros causado por las acciones del hombre. Estos principios aunque todavía claramente insuficientes, se han visto reforzados por la aparición de políticas y legislaciones medioambientales fomentadas por el discurso político contemporáneo. El uso racional de los recursos naturales requiere un adecuado estudio del impacto que causan las acciones del hombre sobre los factores del medio. Debido a este hecho, ha aumentado el interés gubernamental por las Evaluaciones de Impacto Ambiental (EIA), así como los enfoques para realizarlo. La EIA (Cuba 1997) es un procedimiento jurídico-administrativo que tiene por objeto evitar o mitigar la generación de efectos ambientales indeseables, provocados por planes, programas y proyectos de obras o actividades. Para ello, parte de la estimación previa de las modificaciones del ambiente que traerían consigo tales obras o actividades, posibilitando tomar decisiones sobre cuales puedan ser emprendidas y cuáles no. Incluye una información detallada sobre el sistema de monitoreo y control para asegurar su cumplimiento y las medidas de mitigación que deben ser consideradas. Para realizar la EIA se siguen dos perspectivas diferentes (en ocasiones se realizan combinaciones de estas): 1. Basado en la Importancia de Impacto (EIIA): usa juicio de expertos sobre escalas ordinales que posteriormente son sometidas a un proceso de agregación de preferencias colectivas. 2. Basado en la Magnitud de Impacto: cuantifica los impactos usando indicadores para obtener la diferencia de calidad medioambiental en dos situaciones diferentes, “con el proyecto ejecutado” y “sin el proyecto”. El concepto de Importancia de Impacto ambiental está muy ligado al concepto de Magnitud de Impacto, sin embargo no son equivalentes. La magnitud se refiere a la diferencia de la calidad medioambiental introducida por las acciones del hombre, mientras que la importancia está relacionada con el juicio de expertos sobre la 1.

(9) predicción de los efectos de estas acciones sobre el medio. El carácter predictivo de la importancia ocasiona que estén presentes elementos subjetivos en el juicio de los expertos, por otro lado, en la magnitud se llevan a cabo mediciones de indicadores medioambientales concretos. La presente investigación se centrará en la Evaluación de Importancia de Impacto Ambiental (EIIA), como el proceso de determinación de la Importancia de Impacto de las acciones del proyecto sobre los factores medioambientales susceptibles a ser impactados, considerando los juicios subjetivos proveídos por los expertos, tanto de naturaleza cuantitativa como cualitativa. La determinación de la Importancia de Impacto difiere entre los tipos de proyectos y los entornos donde estos se desarrollen, son dependientes del contexto, dependientes de valoraciones subjetivas e imprecisas y necesariamente es una tarea conjunta donde el juicio de los expertos se resume en el resultado final (Lawrence 2007 ). En la EIIA, los juicios son subjetivos debido a la falta o la insuficiencia de los datos de referencia, los plazos previstos para su adquisición y análisis y los términos de referencia proporcionados por las instituciones para la evaluación (Pastakia and Jensen 1998). Incluso cuando los datos ambientales cuantitativos son accesibles, el uso global de estos datos requiere un juicio predictivo sobre el posible impacto a una escala integral donde intervienen diversos factores. Un aspecto muy importante en EIIA es maximizar la precisión de la evaluación y al mismo tiempo garantizar que los resultados obtenidos sigan siendo comprensibles (Ijas, Kuitunen et al. 2010), sin embargo, en el cumplimiento de este propósito, los métodos tradicionales de EIIA (Leopold, Clarke et al. 1971; Loran 1975; Conesa 1997; Bojórquez-Tapia, Ezcurra et al. 1998; Pastakia and Jensen 1998; Gómez-Orea 1999) tienen limitaciones relacionadas con: .  . Tratamiento de la información heterogénea: No son flexibles, puesto que los expertos se ven obligados a utilizar escalas numéricas aunque los criterios exhiben diversas naturalezas y podrían ser evaluados utilizando dominios de expresión diferentes. Obtención de resultados comprensibles: Se obtienen resultados numéricos de baja interpretabilidad, debido a que los resultados cuantitativos no siempre representan la información cualitativa con precisión. Tratamiento de la incertidumbre: Se muestran incapaces de manejar adecuadamente la incertidumbre y vaguedad de los juicios subjetivos de los expertos.. El Centro de Estudios de Química Aplicada de la Universidad Central de las Villas (CEQA), es una entidad facultada para la realización de EIIA. Sus especialistas brindan este servicio a las diferentes empresas e instituciones cubanas que lo requieran, haciendo uso de la metodología propuesta por Conesa (Conesa 1997). En ella se propone la realización de Evaluaciones Simplificadas y Evaluaciones Detalladas, dentro de la Evaluación Simplificada se encuentra la Valoración Cualitativa de Impactos, donde se estima la Importancia del Impacto a partir de la evaluación de 10 símbolos (criterios) para la conformación de la Matriz de Importancia de Impacto. 2.

(10) En el proceso de evaluación en el CEQA, los expertos se reúnen y llegan a un consenso de forma verbal, sobre la evaluación de cada uno de los símbolos, registrándolo en documentos Excel, provocando dispersión de la información y dificultad a la hora de realizar estudios comparativos. La evaluación de todos los símbolos es realizada con valores numéricos, disminuyendo la precisión del resultado final y sin tener en cuenta la naturaleza de los mismos. La agregación de las preferencias se realiza igualmente de forma verbal sin que medie un método científico y no disponen de ninguna herramienta que centralice y guíe el proceso. Los problemas detectados en el proceso de EIIA realizado en el CEQA refuerzan las limitaciones detectadas en los métodos tradicionales, reflejadas anteriormente. Este centro de estudios es el entorno real seleccionado para aplicar el resultado obtenido en esta investigación. Por tanto el problema científico radica en que los métodos tradicionales de EIIA, no proporcionan un marco de evaluación capaz de reunir las valoraciones heterogéneas, teniendo en cuenta la incertidumbre de la EIIA, de acuerdo con la evaluación cualitativa y/o cuantitativa de los criterios y la experiencia de los expertos. En correspondencia con lo planteado se formuló la hipótesis investigativa siguiente: La aplicación del nuevo modelo de EIIA, que proporcione un marco de evaluación que reúna las valoraciones heterogéneas, teniendo en cuenta la incertidumbre de EIIA y la naturaleza cualitativa y/o cuantitativa de la evaluación de los criterios, además de la experiencia de los expertos, permite obtener resultados de importancia de impacto comprensibles y con mayor precisión para la ayuda a la toma de decisiones. La presente investigación tiene como objetivo general, desarrollar un nuevo modelo de EIIA que proporcione un marco de evaluación capaz de reunir las valoraciones heterogéneas, teniendo en cuenta la incertidumbre de la EIIA y de acuerdo con la evaluación cualitativa y/o cuantitativa de los criterios y la experiencia de los expertos. Para darle cumplimiento al objetivo general se definen los siguientes objetivos específicos: 1. Establecer los referentes teóricos y conceptuales sobre el proceso de EIIA, así como de las formas de representación de la información heterogénea e incierta. 2. Conformar un nuevo modelo de EIIA flexible, basado en los métodos tradicionales, que incorpore formas de representación y agregación de la información heterogénea e incierta, para aumentar la precisión e interpretabilidad de los resultados finales de la evaluación. 3. Desarrollar un prototipo de software para el apoyo a los procesos de EIIA que implemente el modelo propuesto. 4. Aplicar el nuevo modelo de EIIA con información heterogénea al proceso de evaluación de importancia de impacto en el CEQA. Para dar cumplimiento al sistema de objetivos propuestos, este trabajo de investigación se estructuró en varios momentos y los resultados se resumen en los capítulos siguientes: 3.

(11) Capítulo I. Marco teórico referencial de la investigación: En este capítulo se realizó un estudio de las tendencias actuales en temas relacionados con: EIA, basamento legal dentro de Cuba, métodos tradicionales basados en matrices para la EIIA, extensiones a los métodos tradiciones que incorporan lógica difusa, proceso de análisis de decisión, Enfoque Lingüístico Difuso y la Técnica de Representación Lingüística de las 2-Tuplas. Capítulo II. Modelo Heterogéneo de EIIA basado en modelos computacionales lingüísticos difusos: En este capítulo se presenta un nuevo modelo para la realización de EIIA que proporciona un marco de evaluación capaz de reunir las valoraciones heterogéneas teniendo en cuenta la incertidumbre de EIIA y de acuerdo con la evaluación cualitativa y/o cuantitativa de los criterios y la experiencia de los expertos que participan en la evaluación. Para ello, se explican en detalle a partir de un diagrama de flujo, cada una de las fases que lo componen. Capítulo III. Aplicación del Modelo Heterogéneo de EIIA basado en modelos computacionales lingüísticos difusos: En este capítulo se muestran los resultados de la aplicación del procedimiento propuesto en un proyecto de evaluación real, llevado a cabo por los especialistas del CEQA, como vía para la comprobación de la hipótesis general de investigación planteada. Además se dedica un epígrafe a la descripción del prototipo de software que implementa el modelo propuesto. Finalmente se exponen las conclusiones y recomendaciones generales derivadas de la investigación realizada, se presenta la bibliografía referida en la tesis, así como un grupo de anexos para facilitar la comprensión del contenido.. 4.

(12) CAPÍTULO I. MARCO TEÓRICO REFERENCIAL DE LA INVESTIGACIÓN En el presente capítulo se exponen los resultados de la revisión bibliográfica realizada para llevar a cabo esta investigación. Refleja en su contenido, conceptos importantes dentro de la EIIA, así como el basamento legal con que cuenta este tipo de evaluación dentro de Cuba. Recoge además un análisis sobre las deficiencias de los principales métodos tradicionales basados en matrices, y de las características de varias extensiones publicadas. Además se recoge un estudio del proceso de análisis de decisión, el Enfoque Lingüístico Difuso y la Técnica de Representación Lingüística de las 2-Tuplas. 1.1 Evaluación de Importancia de Impacto Ambiental. Conceptos y marco legal cubano El medio ambiente es la fuente de recurso que abastece al ser humano de las materias primas y energías necesarias para su desarrollo sobre el planeta. Solo una parte de estos recursos son renovables, por lo que requieren un inmenso cuidado para evitar su agotamiento. Las acciones humanas afectan a multitud de ecosistemas, modificando con ello la evolución natural del planeta. Cada vez son más las especies y animales que se van extinguiendo o que están en vías de extinción a causa de las actividades irresponsables que comete la humanidad (Sur 2006). Por estas razones es necesaria e importante la realización de la EIIA. Estas evaluaciones, pretenden como principio establecer un equilibrio entre el desarrollo de la humanidad y el medio ambiente, sin pretender llegar a ser una figura negativa, ni un freno al desarrollo, sino un instrumento operativo para impedir sobrexplotaciones del medio natural y alcanzar un desarrollo sostenible (Conesa 1997). En Cuba, existe la Ley 81 del Medio Ambiente, que tienen como objetivo establecer los principios que rigen la política ambiental y las normas básicas para regular la gestión ambiental del Estado y las acciones de los ciudadanos y la sociedad en general. En su capítulo IV, la Ley 81 establece el procedimiento para la realización de una Evaluación de Impacto Ambiental y comprende los siguientes pasos (Cuba 1997): a) La solicitud de licencia ambiental. b) El estudio de impacto ambiental, en los casos en que proceda. c) La evaluación propiamente dicha, a cargo del Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente. d) El otorgamiento o no de la licencia ambiental. La EIIA se realiza a un proyecto específico, con particularidades tales como: tipo de obra, materiales a ser usados, procedimientos constructivos, trabajos de mantenimiento en la fase operativa, tecnologías utilizadas, insumos, etc. Dado el carácter de instrumento predictivo de la EIIA, estas no se aplicarán a obras o planes ya realizados, solo puede aplicarse a estos para prevenir sus efectos hacia el futuro (Velasco 2000). Las consecuencias de una evaluación negativa pueden ser diversas 5.

(13) según la legislación y según el rigor con que esta se aplique, que va desde la paralización definitiva del proyecto hasta su ignorancia completa. A continuación serán relacionados algunos conceptos importantes que intervienen en el proceso de EIIA (Conesa 1997): Factores ambientales: Son los diversos componentes del medio ambiente, entre los cuales se desarrolla la vida en el planeta, siendo el soporte para toda actividad humana. Proyecto: Unidad de acción que define o condiciona la realización y la localización de planes y programas, la realización de construcciones o de otras instalaciones y obras, así como otras intervenciones en el medio natural o en el paisaje, incluidas las destinadas a la explotación de los recursos naturales renovables y no renovables. Acciones: Tareas llevadas a cabo por el hombre para ejecutar un proyecto determinado y que pueden afectar positiva o negativamente alguno de los factores ambientales presentes en el entorno. Impacto ambiental: Se dice que hay impacto ambiental cuando una acción produce una alteración, favorable o desfavorable, en el medio o en algunos de sus componentes. El impacto de un proyecto sobre el medio ambiente es la diferencia entre la situación del medio ambiente futuro modificado, tal y como se manifestaría como consecuencia de la realización del proyecto, y la situación del medio ambiente futuro tal y como habría evolucionado sin tal actuación, es decir, la alteración neta (positiva o negativa en la calidad de vida del ser humano) resultante de una actuación. Estudio de Impacto Ambiental (EsIA): Es una de las etapas que deben ejecutarse dentro de una EIA. Su resultado final en un documento técnico, elaborado por especialistas en el área medioambiental, y que constituye la base de las conclusiones de la EIA (estas conclusiones se recogen en la Declaración de Impacto Ambiental) y que tiene como base la evaluación cualitativa de los impactos ambientales que pueden producir las acciones del hombre sobre los factores del medio ambiente. 1.2 El proceso de EIIA Aunque hay varios enfoques clásicos para la EIIA (Leopold, Clarke et al. 1971; Conesa 1997; Bojórquez-Tapia, Ezcurra et al. 1998; Pastakia and Jensen 1998; Gómez-Orea 1999; Calvo, Mesiar et al. 2004), en la Figura 1.1 se esboza el procedimiento general de la solución adaptado de (Shepard 2005). El proceso tradicional de EIIA implica esencialmente el análisis de proyectos y el inventario ambiental, identificación de los impactos potenciales, la evaluación de importancia y la redacción del informe de impacto ambiental (Declaración de Impacto Ambiental).. 6.

(14) Análisis del Proyecto . Inventario Ambiental. Identificación de Impactos Potenciales. Evaluación de Importancia. Redacción de Declaración de Impactos. Figura 1.1: Procedimiento general para EIIA. 1. En la primera etapa, los proyectos o las alternativas de proyectos se analizan con el fin de identificar el conjunto de acciones que desencadenan cada uno en su ejecución. 2. En la segunda etapa son identificados el conjunto de factores del medio ambiente susceptibles a recibir impactos. Un inventario ambiental incluye el entorno físico, químico, social, económico, biológico y cultural, donde se encuentra localizado el proyecto propuesto, y donde se podría esperar que los impactos se produzcan. 3. El propósito de identificar los impactos potenciales es predecir si habrá algún cambio en los factores del medio causados por el proyecto. 4. En la fase de evaluación, se calcula la importancia utilizando diferentes técnicas y finalmente los resultados se analizan con el fin de tomar decisiones. En ocasiones se realizan EIIA donde se comprenden únicamente los impactos perjudiciales mientras que los impactos beneficiosos son ignorados o viceversa (Lawrence 2007 ). 5. Por último, los expertos (comité de revisión de EIIA) deben decidir si aceptan o no la propuesta, y reflejar la decisión en el informe de impacto ambiental (Declaración de Impacto Ambiental). La EIIA también puede ser considerada como una herramienta de planificación y gestión (P.Wathern 1994; Bojórquez-Tapia, Ezcurra et al. 1998) para el examen público de las empresas de desarrollo de programas, proyectos y actividades. Con frecuencia no solo implica a especialistas y técnicos ambientales, sino también a los ciudadanos y funcionarios que pueden introducir opiniones y preocupaciones, y necesitan participar en la interpretación de los resultados de EIIA. Como la determinación de importancia por lo general implica los diversos roles descritos en la Figura 1.2, los resultados exclusivamente numéricos, distantes del lenguaje humano común, pueden afectar al entendimiento final del EIIA, incluyendo su uso jurídico y administrativo.. 7.

(15) Decisor. Expertos. Funcionarios. Público. Figura 1.2: Roles comunes en EIIA, adaptados de (Lawrence 2007) 1.3 Métodos tradicionales de EIIA Para realizar una evaluación de importancia de impacto ambiental se pueden utilizar diferentes metodologías. Algunos métodos son generales, otros muy específicos, pero de todos ellos pueden extraerse técnicas, que con variaciones, pueden ser útiles para la evaluación. La mayor parte de estos métodos se elaboran para trabajos concretos, por lo que, en ocasiones, no es sencillo su uso tal y como fueron creados, pero adaptándolos pueden llegar a ser muy útiles (Velasco 2000). Específicamente para la EIIA, los métodos más utilizados son los matriciales por su relativa simplicidad (Bojórquez-Tapia, Ezcurra et al. 1998; Toro, Requena et al. 2013). A continuación se describen algunas de las propuestas más representativas de este tipo de métodos. 1.3.1 Matriz de Leopold Esta matriz de interacción elemento-actividad fue desarrollada en el Geographical Survey, de Estados Unidos por un colectivo de autores (Leopold, Clarke et al. 1971) liderado por Luna Leopold y de ahí su nombre. El procedimiento propuesto incluye los siguientes pasos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.. Declaración de objetivo del proyecto. Posibilidades tecnológicas para lograr el objetivo. Acciones propuestas y alternativas. Reporte de caracterización ambiental para iniciar las acciones. Planes de ingeniería alternativa. Identificación de impacto y análisis de magnitud e importancia. Evaluación del impacto. Recomendaciones.. La matriz queda conformada en el paso 6 y comprende 100 acciones que pueden causar cambios ambientales en el eje horizontal y 88 características ambientales en el eje vertical que pueden ser afectadas, existiendo un potencial de 8800 impactos en total. El principio básico del método consiste, inicialmente, en señalar todas las 8.

(16) posibles interacciones entre las acciones y los factores, para luego establecer la magnitud de importancia de cada impacto identificado, si este es positivo o negativo y asignando para cada uno de los criterios un valor en una escala de 1 a 10 (donde 10 representa una gran magnitud o importancia). Los impactos beneficiosos o perjudiciales se representan con los signos (+) y (-) respectivamente. Después de completar la matriz reducida, se continúa con el siguiente paso en el que se redacta un documento de revisión, destacando las columnas y filas con mayor cantidad de interacciones (factores más afectados y acciones de mayores efectos) o destacando las celdas con valores más altos. 1.3.2 Guía metodológica para la Evaluación de Impacto Ambiental propuesta por Conesa Conesa propone un modelo de EIA basado en el método de las matrices causa-efecto, derivadas de la matriz de Leopold con resultados cualitativos, y del método del Instituto Batelle-Columbus (Laboratories 1972), con resultados cuantitativos, que consiste en un cuadro de doble entrada en cuyas columnas figuran las acciones impactantes y en filas, los factores ambientales susceptibles de recibir impactos (Conesa 1997). El EsIA es el estudio técnico, de carácter interdisciplinar que incorporado en el procedimiento de la EIA, está destinado a predecir, identificar, valorar y corregir, las consecuencias o efectos ambientales que determinadas acciones pueden causar sobre la calidad de vida del hombre y su entorno (Conesa 1997). Fases por las que se desarrolla el EsIA incluido en la EIA: 1. 2. 3. 4. 5. 6.. Análisis del proyecto y sus alternativas. Definición del entorno del proyecto y posterior descripción y estudio del mismo. Previsiones que los efectos generarán sobre el medio. Identificación de las acciones del proyecto potencialmente impactantes. Identificación de los factores del medio potencialmente impactados. Identificación de relaciones causa-efecto entre acciones del proyecto y factores del medio. Elaboración de matriz de importancia y valoración cualitativa del impacto. 7. Predicción de la magnitud de impacto sobre cada factor. 8. Valoración cuantitativa del impacto ambiental. 9. Definición de medidas correctoras. 10. Proceso de participación pública. 11. Emisión del informe. 12. Decisión de órgano competente. Las nueve primeras fases corresponden a la EsIA. Las seis primeras fases corresponden a la valoración cualitativa, las fases siente, ocho y nueve corresponden a la valoración cuantitativa. Las fases diez y doce no corresponden propiamente al EsIA, sino que forman parte del proceso de la EIA. Obviando las fases siete, ocho y nueve, se corresponde con la Evaluación Simplificada que es equivalente a lo que se ha venido tratando como EIIA. El conjunto de las doce fases conduce a la Evaluación Detallada. 9.

(17) La investigación se centrará en el análisis hasta la fase seis, que es donde termina la valoración cualitativa propiamente dicha, específicamente en la determinación de la Importancia de Impacto Ambiental, o sea la importancia del efecto de una acción sobre el factor ambiental. Por tanto a continuación se reflejan las características de esta fase en particular. 1.3.2.1 Matriz de Impacto. Valoración cualitativa del impacto ambiental Existen varios medios para identificar acciones (fase 4), entre los que se pueden destacar los cuestionarios específicos para cada tipo de proyecto, las consultas a paneles de expertos, escenarios comparados, consultas a los propios proyectos, grafos de interacción causa-efecto, etc.(Conesa 1997). En la fase 5 se lleva a cabo la identificación de factores ambientales con el fin de detectar aquellos aspectos del medioambiente cuyos cambios motivados por las distintas acciones del proyecto en sus sucesivas fases (construcción, explotación o funcionamiento, ampliación o reforma y abandono o derribo), supongan modificaciones positivas o negativas en la calidad ambiental del mismo. Para la identificación de estos factores se usaran los mismos instrumentos citados en la detección de las acciones (cuestionarios especializados, consultas a paneles de expertos, etc.). A cada factor medioambiental se le asigna una medida de su importancia relativa al entorno, medida en Unidades de Importancia (UIP), y que servirá posteriormente para efectuar ponderaciones en las estimaciones globales de los efectos. Para la conformación de la Matriz de Efectos, es necesario determinar las acciones que puedan ocasionar impactos sobre una serie de factores del medio. En la valoración cualitativa se busca obtener una estimación de los posibles efectos que recibirá el medio ambiente, mediante una descripción lingüística de las propiedades de tales efectos. 1.3.3.2 Matriz de Importancia de Impacto Una vez identificadas las acciones y los factores del medio y la Matriz de Efectos, se pasa a la conformación de la Matriz de Importancia de Impacto, que brindará una valoración cualitativa al nivel requerido por una Evaluación de Impacto Ambiental Simplificada (Figura 1.3).. Figura 1.3: Matriz de Importancia de Impacto. 10.

(18) Para obtener la Importancia del Impacto se valoran once símbolos, a los que se añade uno que sintetiza en una cifra el valor final de la Importancia del Impacto. Estos símbolos independientemente de la naturaleza que presentan son analizados de forma cualitativa, a continuación se describen cada uno de ellos (Conesa 1997): Signo: Hace referencia al carácter beneficioso (+) o perjudicial (-) de las acciones que van a actuar sobre los factores considerados. Intensidad (I): Se refiere al grado de incidencia de una acción sobre un factor. El intervalo de valoración está comprendido entre 1-12, en el que 12 expresa la destrucción total del factor en el área donde se produce el efecto y el 1 la acción mínima. Los valores entre estos dos términos reflejan valoraciones intermedias. Extensión (EX): Se refiere al área de influencia teórica del impacto en relación con el entorno del proyecto. Para una acción que cause un efecto localizado se considera de carácter Puntual (1). Si el efecto tiene una influencia generalizada dentro del entorno del proyecto adquirirá valor de 8, en situaciones intermedias se tendrán valores de Parcial (2) y Extenso (4). En caso de que el efecto sea puntual pero se produzca en un lugar crítico (por ejemplo, vertimiento cercano a una toma de agua), se le otorgarán un valor de 4 unidades por encima del que le correspondería en función de la extensión en la que se manifiesta. Momento (MO): Hace referencia al tiempo que trascurre entre la aparición de la acción y el comienzo del efecto sobre el factor del medio considerado. Cuando el tiempo transcurrido sea nulo el momento será Inmediato, y si es inferior a un año tendrá Corto Plazo, ambos caso con un valor de (4). Si es un período de tiempo que va de 1-5 años, Medio Plazo (2), y si tarda en manifestarse más de 5 años, es a Largo Plazo con el valor asignado (1). Si ocurre alguna circunstancia que hiciera crítico el momento de impacto se le atribuiría un valor de 1 a 4 unidades por encima de las especificadas (por ejemplo, ruido en la noche cercano a un centro hospitalario). Persistencia (PE): Se refiere al tiempo que, supuestamente, permanecería el efecto desde su aparición, y a partir del cual el factor afectado retornaría a las condiciones iniciales previas a la acción, por medios naturales o por acciones correctoras introducidas. Si tienen lugar durante menos de un año produce un efecto Fugaz y tomaría un valor de (1). Si el efecto permanece por un período de uno a diez años sería Temporal (2); si tienen una duración superior a los diez años, se considera un efecto Permanente (4). Reversibilidad (RV): Se refiere a la posibilidad de reconstruir el factor afectado por el proyecto, es decir la posibilidad de retornar a las acciones previas a la acción, por medios naturales. Si es a Corto Plazo se le asigna valor de (1), si es a Medio Plazo (2) y si el efecto es irreversible se le asigna el valor de (4). Los intervalos de tiempo comprendidos en este período se corresponden con el parámetro anterior. Recuperabilidad (MC): Se refiere a la posibilidad de reconstrucción, total o parcial. Del factor afectado como consecuencia del proyecto, es decir, la posibilidad de retornar a las acciones previas a la acción, por medio de las intervenciones humanas (medidas correctoras). Si el efecto es totalmente Recuperable, se le asigna un valor de (1) o (2), 11.

(19) en caso de que sea de manera inmediata o a medio plazo, si lo es parcialmente, el efecto es Mitigable, y toma un valor de (4). Cuando el efecto es Irrecuperable (imposible de reparar, tanto por el medio natural, como por la humana) se le asigna un valor de (8). En caso de ser Irrecuperable pero que exista la posibilidad de introducir medida compensatorias el valor adoptado será (4). Sinergia (SI): Este atributo contempla el reforzamiento de dos o más efectos simples. La componente total de la manifestación de los componentes simples, provocados por acciones que actúan simultáneamente, es superior a la que se esperaría de la manifestación de los efectos cuando las acciones que la provocan actúan de manera independiente no simultánea. Cuando una acción sobre un factor, no es sinérgica con otras acciones que actúan sobre el mismo factor, el atributo toma valor de (1), si presenta un sinergismo moderado (2) y si es altamente sinérgico (4). Acumulación (AC): Representa el incremento progresivo de la manifestación de efecto, cuando persiste de forma continua o reiterada la acción que lo genera. Cuando una acción no produce efectos acumulativos, se valora como (1). Si el efecto es acumulativo el efecto se incrementa a (4). Efecto (EF): Se refiere a la relación causa efecto, es decir la forma de manifestación del efecto sobre el factor, como consecuencia de una acción. El efecto puede ser directo o primario cuando la repercusión de la acción es consecuencia directa de esta. En caso de que el efecto sea indirecto o secundario, su manifestación no es consecuencia directa de la acción sino que tiene lugar a partir de un efecto primario, actuando este como una acción de segundo orden. Toma el valor de (1) en caso de que sea secundario y el valor de 4 en caso de que sea primario. Periodicidad (PR): Se refiere a la regularidad de manifestación del efecto, ya sea de forma cíclica o recurrente (efecto periódico), de forma impredecible en el tiempo (efecto irregular), o constante en el tiempo (efecto continuo). A los efectos continuos se les asigna un valor de (4), a los periódicos un valor de (2) y a los de aparición irregular (1). Importancia del impacto (I): Vienen representado por un número que se obtiene a través de la siguiente fórmula y en función de los valores asignados a los símbolos correspondientes. I= +-[3I + 2EX + MO + PE + RV + SI + AC + EF + PR + MC] Toma valores entre 13 y 100. Los factores de importancia por debajo de 25, son irrelevantes, o sea compatibles. Los impactos moderados toman valores entre 25 y 50. Serán severos cuando se encuentre entre 50 y 75 y críticos cuando el valor sea superior a 75. La variable Importancia de un Impacto se califica como Irrelevante, Moderada, Severa o Crítica, y aunque cada una de esas etiquetas tiene un contenido semántico claro, no hay una diferencia nítida entre cada una de ellas. Esta clasificación adolece del mismo problema que adolecen todas las clasificaciones intervalares de conceptos vagos: Supóngase dos impactos cuyos índices de importancia sean 50 y 51, respectivamente ¿se puede realmente considerar que sean tan diferentes como para asignarles dos etiquetas diferentes (“moderado” y “severo”)?. 12.

(20) Nótese que aunque se pretende que la Importancia de un Impacto sea una medida cualitativa, en realidad se calcula cuantitativamente, asignando para ello números enteros a cada una de las etiquetas recogidas en la Tabla 1.1. La descripción cualitativa de la metodología en realidad es una descripción cuantitativa basada en números enteros. Tabla 1.1: Caracterización cualitativa de los símbolos. Naturaleza. Intensidad(I). Impacto beneficioso. +. Baja. 1. Impacto perjudicial. -. Media. 2. Alta. 4. Muy alta. 8. Total. 12. Extensión(EX). Momento(MO). Puntual. 1. Largo plazo. 1. Parcial. 2. Medio plazo. 2. Extenso. 4. Inmediato. 4. Total. 8. Crítico. Crítico. (+4). (+4) Persistencia(PE). Reversibilidad(RV). Fugaz. 1. Corto plazo. 1. Temporal. 2. Medio plazo. 2. Permanente. 4. Irreversible. 4. Sinergia(SI). Acumulación(AC). Sin sinergismo(simple). 1. Simple. 1. Sinérgico. 2. Acumulativo. 4. Muy sinérgico. 4. Efecto(EF). Periodicidad(PR). Indirecto(secundario). 1. Aperiódico. 1. Directo. 4. Periódico. 2. Continuo. 4 13.

(21) Recuperabilidad(MC) Inmediata. 1. Medio plazo. 2. Mitigable. 4. Irrecuperable. 8. Importancia(I). I= +-[3I + 2EX + MO + PE + RV + SI + AC + EF + PR + MC]. El paso siguiente, es la valoración cualitativa del Impacto Ambiental Total, que se obtiene mediante un análisis numérico de la Matriz de Importancia de Impacto depurada, consistente de sumas, y sumas ponderadas por UIP de las importancias. Las sumas se realizan por filas y por columnas. Nuevamente se observa que la valoración cualitativa de la metodología consiste en un tratamiento cuantitativo basado en números enteros. La suma ponderada por columnas permitirá identificar las acciones más agresivas (valores altos negativos), las poco agresivas (valores bajos negativos) y las beneficiosas (valores positivos). Las sumas ponderadas por filas permitirán identificar los factores más afectados por el proyecto. Al comparar los resultados que se obtienen en situaciones diferentes, podrá hacerse una valoración cualitativa de las distintas alternativas de proyecto. A continuación se recogen algunos de los indicadores que suelen emplearse para estimar el impacto simultáneo de varios efectos (Conesa 1997). . Importancia total de 𝐼𝑖 de los efectos debido a la acción i. 𝐼𝑖 = ∑𝑗 𝐼𝑖𝑗.     . Importancia total ponderada de los efectos debido a la acción i. 𝐼𝑟𝑖 = ∑𝑗 𝐼𝑖𝑗 . 𝑃𝑗 / ∑𝑗 𝑃𝑗 Importancia total 𝐼𝑗 de los efectos causados por a cada factor j. 𝐼𝑗 = ∑𝑖 𝐼𝑖𝑗 Importancia total ponderada de los efectos causados por a cada factor j. 𝐼𝑟𝑗 = ∑𝑗 𝐼𝑖𝑗 . 𝑃𝑗 / ∑𝑗 𝑃𝑗 Importancia total (I) de los efectos debido a la actuación. 𝐼 = ∑𝑗 𝐼𝐽 Importancia total ponderada (I) de los efectos debido a la actuación. 𝐼𝑟 = ∑𝑗 𝐼𝑟𝑗. 1.3.3.3 Análisis crítico de la metodología La metodología en el análisis cualitativo de los efectos logra, en alguna medida, satisfacer los requerimientos de una Evaluación de Impacto Ambiental Simplificada; sin embargo, al analizarla se evidencian algunas debilidades, como las siguientes (Velasco 2000): 14.

(22) . .  . . . Pérdida de la perspectiva subjetiva de la EIIA: El concepto de la Importancia de Impacto está estrechamente relacionado con las percepciones y opiniones de los expertos. Sin embargo se usan ecuaciones matemáticas, basadas en operaciones aritméticas para obtener un valor numérico de la importancia. La “valoración cualitativa” es realmente cuantitativa: La valoración cualitativa consiste en seleccionar unas etiquetas para cada variable, asignarle un valor numérico a cada etiqueta, y luego efectuar sumas y promedios con esos números. Dicho de otro modo, la valoración cualitativa es en realidad una serie de operaciones sobre variables definidas en la recta entera, ya que en el fondo lo único que se hace es representar los posibles valores de las variables como un conjunto de valores numéricos discretos. Puede decirse, por tanto, que el modelo lingüístico de la valoración cualitativa se define sobre números enteros. No se modela la incertidumbre: Pese a que es de esperar que algunas variables no se puedan determinar con absoluta precisión, la metodología no establece ningún procedimiento para tratar variables con incertidumbre. Tratamiento inadecuado de la información heterogénea: La metodología es estrictamente numérica e inflexibles, debido a que los expertos se ven obligados a utilizar escalas numéricas aunque los criterios sean cualitativos o cuantitativos y por tanto sería lógico utilizar diferentes dominios de expresión. Aun cuando propone descriptores lingüísticos que pudieran ser utilizados para modelar la subjetividad de los criterios de importancia ambiental, estos están rigurosamente ligados a escalas numéricas fijas tanto para los valores que pueden tomar cada criterio como para los valores finales de importancia. Baja interpretabilidad de los resultados: Como es lógico, después de agregaciones numéricas, se obtienen resultado numéricos de baja interpretabilidad debido a que por una parte, los resultados cuantitativos no siempre representan la información cualitativa con precisión y por otra, existe pérdida de información en las aproximaciones cuando se agregan las valoraciones. Las diferencias en las escalas distorsionan los pesos de las variables que intervienen en el cálculo de la importancia: A juzgar por la ecuación que permite calcular la Importancia de un Impacto, la Intensidad pesa 3 veces más (y la Extensión 2 veces más) que la mayoría de las variables restantes. Estas proporciones, no obstante, están falseadas debido a las diferentes escalas empleadas para valorar cada variable: mientras la Intensidad puede llegar a valer 12 unidades, la Acumulación solo puede alcanzar 4. Esto viene causado por no homogeneizar la escala de las variables.. Por lo tanto se concluye que el modelo lingüístico de los métodos tradicionales es bastante deficiente, especialmente porque está basado en números enteros. La capacidad de representación lingüística de los conjuntos difusos ha sido presentada y analizada desde hace varios años (Zadeh 1975/1976; Zadeh 1999; Velasco 2000). Mediante variables lingüísticas puede obtenerse una representación matemática adecuada de conceptos vagos, es decir, de conceptos que no pueden delimitarse por fronteras exactas; muchas de las variables que se emplean en los estudios de impacto 15.

(23) ambiental son de este tipo, lo que sugiere que sean modeladas mediante variables lingüísticas. 1.4 Soluciones que incorporan técnicas difusas Varios investigadores han desarrollado estudios relacionados con la aplicación de Técnicas Difusas a la Evaluación de Impacto Ambiental, desarrollando metodologías para diferentes proyectos. Estas investigaciones tienen como característica común, que se valen de las herramientas para modelar conceptos vagos o inciertos que provee la Teoría de Conjuntos Difusos para las variables que intervienen en el proceso de evaluación ambiental. Tienen como antecedentes la metodología matricial desarrollada por Vicente Conesa, muy empleada en España. Además estos autores desarrollan una herramienta que implementa la metodología que proponen, y sirve de ayuda a los expertos en medio ambiente para realizar sus evaluaciones. Todas las investigaciones estudiadas, tienen en común además, el uso de la aritmética difusa en los modelos que se presentan. Según López en (López 1999), el uso de la aritmética difusa hace que pueda aumentar la imprecisión de los resultados. Estos resultados (números difusos) obtenidos a partir de los operadores aritméticos difusos son valores que pueden no coincidir con ninguno de los términos lingüísticos del conjunto inicial de términos. Esto llevará a tener que realizar un proceso de aproximación lingüística para expresar los resultados en el dominio de expresión original. A continuación se muestran algunos ejemplos de estas investigaciones: Modelo Difuso de Evaluación de Impacto Ambiental de Oscar Duarte En el año 2000, el ingeniero colombiano Oscar Duarte Velasco (Velasco 2000), conjuntamente con investigadores de la Universidad de Granada, España, desarrolló una metodología para los Estudios de Evaluación de Impacto Ambiental, con el objetivo de, en primer lugar, incorporar en los Estudios de Impacto Ambiental la posibilidad de definir variables con incertidumbre, además que sea posible manipular en un marco unificado las variables de tipo numérico y lingüístico. También desarrolló una metodología que permite caracterizar las medidas correctoras que deben tomarse para mitigar el valor del impacto ambiental de un proyecto determinado. En su investigación Duarte, además, elabora un modelo de computación con palabras basado en aritmética difusa, donde emplea algoritmos para la extensión de las funciones crisp a números difusos. Esta metodología fue creada fundamentalmente para el desarrollo de evaluaciones de impacto en proyectos de construcción de carreteras. Estudio de Impacto Ambiental Difuso de José Manuel Martín Ramos Esta investigación fue desarrollada por el ingeniero José Manuel Martín Ramos, de la Universidad de Huelva, España (Ramos 2003). En su trabajo se encaminó hacia dos vertientes, primeramente la aplicación de métodos de ayuda a la toma de decisiones a los problemas de los estudios de impacto ambiental, que manipulen de forma 16.

(24) indiferente tanto información cualitativa como cuantitativa y permitan seleccionar entre alternativas de proyectos, en dependencia del resultado de la evaluación de impacto. La otra línea fundamental de esta investigación fue el desarrollo de la metodología que incluye la aplicación de Técnicas Difusas a los Estudios de Evaluación de Impacto Ambiental, conjuntamente con los Métodos Difusos de Decisión Multicriterio. La metodología, aunque puede ser empleada en proyectos de diferente naturaleza, se desarrolló para proyectos de implantación de vertederos. Modelos Multicriterios Difusos de Yisenia Rosario Ferrer En esta investigación se describió una metodología difusa de evaluación de impacto ambiental que permite realizar el seguimiento en el tiempo del impacto ambiental, y su aplicación a un caso de estudio el Proyecto Minero Yacimiento Punta Gorda (Moa, Cuba). El modelo incorpora técnicas difusas (Ferrer 2009) en la evaluación de impacto ambiental de proyectos mineros y permite definir de manera adecuada conceptos vagos como impacto moderado o impacto severo, representar la incertidumbre inherente a las predicciones que se realizan. Para ello utiliza Sistemas de Computación con Palabras basados en Aritmética Difusa. Para facilitar el uso (a los expertos ambientales del territorio) de la metodología desarrollada, se presentó el sistema informático SIAM (Sistema para la evaluación de Impacto Ambiental), permite realizar una evaluación integral de impacto ambiental de proyectos mineros a través de la implementación de la metodología para el seguimiento en el tiempo del impacto ambiental, desde las primeras etapas del proyecto hasta la etapa de Abandono y Cierre de la mina. 1.5 Análisis y toma de decisión en la EIIA 1.5.1 El proceso de análisis de decisión La toma de decisiones es, por su impacto económico, social y motivacional una actividad de extraordinaria importancia no solo en los entornos administrativos sino además en la vida cotidiana del ser humano. Preferencias. Agregación. Explotación. Solución. Figura 1.4: Esquema de resolución general de un problema de toma de decisión. A pesar de los distintos problemas de decisión (Pedrycz, Ekel et al. 2011) que se pueden presentar, el esquema básico para su resolución (Fodor and Roubens 1994; Clemen 1996; Roubens 1997) se compone de las dos fases representadas en la Figura 1.4: 1. Fase de agregación: 17.

(25) Su objetivo es obtener un valor colectivo de preferencias para cada alternativa y/o criterio de representación, a partir de las valoraciones individuales de preferencias proporcionadas por los expertos que participan en el problema, utilizando un operador de agregación adecuado a las necesidades del problema (Cutello and Montero 1994; Yager 1994; Calvo, Mesiar et al. 2004; Ben-Arieh and Chen 2006; Ben-Arieh and Chen 2006; Yager 2007; Beliakov, Pradera et al. 2008; Merigó, Casanovas et al. 2010; Merigó and Lafuente 2013). 2. Fase de explotación: Su información de entrada son los valores obtenidos en la fase anterior. Su objetivo es seleccionar la/s mejor/es alternativa/s a partir de los valores colectivos y la definición de un criterio de selección que permita establecer un orden de mérito entre el conjunto de alternativas en el problema. Para ello se utilizan funciones de selección (Orlovsky 1978) que permiten escoger y ordenar las mejores alternativas a partir de vectores de utilidad o relaciones de preferencias (Orlovsky 1978; Roubens 1989; Herrera and Herrera-Viedma 2000; Kacprzyk and Zadrożny 2009). En situaciones de la vida real, los decisores no pueden llegar directamente a la agregación y la explotación debido a que muchos factores externos y subjetivos afectan a un problema de toma de decisión. Por tanto la solución puede variar en dependencias de las condiciones y complejidad en la que se presenta un problema. El análisis de la decisión (Clemen 1996) es un enfoque adecuado para el proceso de evaluación. Su objetivo principal es apoyar el proceso de toma de decisiones, proporcionando los elementos efectivos y relevantes a los decisores de un modo racional, intuitivo y ordenado. Suministra los métodos para las decisiones de la organización primeramente establecimiento el conjunto de elementos a evaluar en el marco de evaluación, a continuación, se recoge toda la información y finalmente, se calcula una evaluación para cada elemento. Estas fases se representan en la Figura 1.5. Análisis de Decisión. Marco de Evaluación. Obtención de Información. Toma de Decisión. Clasificación de Alternativas. Toma de Decisiones. Figura 1.5: Esquema de análisis de la decisión. Debido a que el uso del sistema de análisis de decisiones en los procesos de evaluación lingüísticas similares, basadas en modelos de 2-tuplas han logrado resultados exitosos (Andrés, García-Lapresta et al. 2009; Gramajo and Martínez 2012; Espinilla, Andrés et al. 2013), se propondrá en esta memoria un enfoque estructurado de acuerdo con dicho esquema.. 18.

(26) 1.5.2 Un acercamiento a los Problemas de Toma de Decisión Dependiendo de las características de los elementos del problema de decisión, estos podrán calificarse siguiendo diferentes puntos de vista. Por otro lado, el tipo de información que define el marco del problema y su modelado influirán también en el modelo de resolución del problema de decisión. La teoría de la decisión (Triantaphyllou 2000) ha establecido una serie de criterios que permiten clasificar los problemas de decisión atendiendo a diferentes puntos de vista: 1. Según el ambiente de decisión en el que se han de tomar las decisiones. 2. Según el número de atributos o criterios que se han de valorar en la toma de decisiones. 3. Según el número de expertos que participan en proceso de decisión. A continuación se describe cada clasificación. Ambiente de Decisión Según la teoría clásica de decisión (Triantaphyllou 2000) se pueden distinguir tres situaciones o ambientes de decisión. a) Ambiente de certidumbre: Son conocidos con exactitud todos los elementos o factores que intervienen en el problema. Esta situación permite asignar valores cuantitativos de utilidad a cada una de las alternativas presentes en el problema. b) Ambiente de riesgo: Algunos de los elementos o factores están sujetos a leyes del azar. En estos casos los problemas pueden ser resueltos usando teoría de la probabilidad. c) Ambiente de incertidumbre: La información disponible sobre las distintas alternativas puede ser incompleta, vaga o imprecisa, lo que implica que la utilidad asignada a cada alternativa tenga que ser valorada de forma cualitativa. Esta incertidumbre surge a raíz del intento de modelar la imprecisión propia del comportamiento humano o la inherente a ciertos fenómenos que por su naturaleza son inciertos. En problemas reales, es muy común que las decisiones sean tomadas bajo situaciones con información vaga, imprecisa e incierta como por ejemplo, en los fenómenos que describen los procesos de evaluación de impacto ambiental de un determinado proyecto. Esto ha generado la necesidad de recurrir a la definición de herramientas para trata este tipo de incertidumbre, entre ellos se encuentran la Teoría de los Conjuntos Difusos (Dubois and Prade 1980). La lógica difusa y el enfoque lingüístico difuso serán las herramientas que se usarán en esta memoria para el tratamiento de este tipo de información, ya que los modelos de información lingüística hacen muchos más flexibles y fiables los modelos de decisión bajo incertidumbre. Número de criterios El número de criterios o atributos que se tienen en cuenta en los procesos de decisión permite clasificar los problemas en dos tipos (Chen and Hwang 1992; Jiménez, RíosInsua et al. 2003; Chuu 2007; J. Lu and Ruan 2007; Pedrycz, Ekel et al. 2011): 19.

(27) a) Problemas con un solo criterio o atributo: Problemas de decisión en los que solo se tiene en cuenta para evaluar las alternativas un solo criterio o atributo que representa la valoración dada a esa alternativa. b) Problemas multicriterio o multiatributos: Problemas de decisión en los que, para evaluar las alternativas, se tienen en cuenta dos o más criterios o atributos que definen a cada alternativa. Los problemas de Toma de Decisión Multicriterio (TDMC) son más complejos en su resolución que los de un solo criterio. Cada criterio puede establecer un orden de preferencias diferente y particular sobre el conjunto de alternativas. A partir del conjunto de órdenes de preferencias particulares, será necesario definir algún mecanismo que permita construir un orden global de preferencias. En la literatura se puede encontrar varios ejemplos (Salminen, Hokkanen et al. 1998; Triantaphyllou 2000). Número de expertos Atendiendo al número de expertos presentes en el proceso de Toma de Decisión los problemas pueden clasificarse en dos tipos (Herrera-Viedma, Martínez et al. 2005; Herrera, Martínez et al. 2005; Herrera-Viedma, Alonso et al. 2007): a) Unipersonales o individuales: Las alternativas son valoradas por un único experto. b) Multiexperto: Las decisiones son tomadas por un conjunto finito de expertos (Triantaphyllou 2000). Los problemas multiexperto presentan mayor complejidad a la hora de la toma de decisión, no obstante el hecho de tener en cuenta múltiples puntos de vista puede ofrecer una solución más satisfactoria (Herrera-Viedma, Alonso et al. 2007). Dominios empleados para expresar las preferencias. Se llama dominios de expresión de preferencias al conjunto de valores utilizados por los expertos para emitir sus preferencias. En la literatura se pueden encontrar distintos dominios como el numérico, el intervalar y el lingüístico. De esta forma según los dominios de información empleados para expresar las preferencias, los problemas se pueden clasificar en: a) Homogéneos. Todas las preferencias son emitidas usando el mismo dominio de información (Delgado, Verdegay et al. 1992; Fodor and Roubens 1994; Greco, Matarazzo et al. 2001; Xu 2008; Xu and Yager 2008; Kacprzyk and Zadrożny 2009). b) Heterogéneo o no-homogéneo. Las preferencias son emitidas usando más de un dominio de información (Herrera, Martínez et al. 2005; Ruan, Martínez et al. 2007; Li, Huang et al. 2010; Mata, Martínez et al. 2011; Carrasco and Villar 2012; Espinilla, Palomares et al. 2012; Rodríguez, Palomares et al. 2013). La elección de un dominio de información determinado está condicionada por los siguientes aspectos:  Naturaleza de los criterios: La naturaleza del fenómeno que se evalúa puede condicionar el dominio a usar en su evaluación. Criterios de naturaleza 20.

(28) cuantitativa se ajustan a valoración numéricas, mientras que aquellos que presentan naturaleza cualitativa en los que al tratarse, por ejemplo, percepciones subjetivas o conocimientos vagos, el uso de palabras (términos lingüísticos) suelen ser apropiados (Kacprzyk 1986; Herrera and HerreraViedma 2000; Chen 2001).  Pertenencia de expertos a diferentes áreas del conocimiento: Cada experto deseará utilizar un dominio de información cercano al tipo de información con la que está familiarizado en su respectiva área de trabajo.  Nivel de conocimiento de los expertos sobre el problema: La experiencia en la resolución de problemas similares puede incidir sobre la elección de dominios de información más precisos frente a otros expertos con menor experiencia. A continuación se revisarán algunos de los dominios de información comúnmente utilizados en los problemas de toma de decisión y que se pretende además incorporar en la solución que se brinde para la EIIA. 1.5.3 Dominios de información Dominio Numérico Implica que los expertos expresen sus valoraciones mediante números. Existen dos variantes al respecto: a) Numérico Binario: Se caracteriza por usar exclusivamente dos valores {0,1} para cuantificar la utilidad de cada alternativa. b) Numérico normalizado en el intervalo de [0,1]: Los expertos usan un valor en este intervalo para modelar la preferencia de cada alternativa (Herrera, Martínez et al. 2005; Espinilla, Andrés et al. 2013). A diferencia del anterior, este dominio permite usar valores reales dentro del intervalo para emitir sus valoraciones, posibilitando establecer un orden de preferencias entre las alternativas, en función de utilidad asignada a cada una de ellas. Dominio Intervalar Surge por la necesidad de valorar alternativas sobre las que no se tiene el conocimiento preciso para asignarles un valor exacto mediante un número. Este tipo de valoración se ha mostrado como una técnica ampliamente utilizada (Kraft and Petry 1997; Téno and Mareschal 1998; Calvo, Mesiar et al. 2004) para manejar la incertidumbre en diferentes problemas de decisión, dándoles a los expertos mayor seguridad para emitir sus valoraciones. Dominio Lingüístico Existen situaciones de decisión en las que la información disponible es demasiado imprecisa o se valoran aspectos de naturaleza cualitativa. En ellas el experto puede considerar más adecuado utilizar una palabra o termino lingüístico para expresar sus preferencias que un valor numérico más o menos preciso (Delgado, Verdegay et al. 1992; Zadeh 1996; Herrera and Herrera-Viedma. 2000; Martínez, Pérez et al. 2008; Martínez, Ruan et al. 2010).Generalmente es muy usado cuando se modelan aspectos relacionadas con percepciones humanas, muchas veces expresadas de forma imprecisa y donde es habitual usar palabras del lenguaje natural en lugar de números. 21.

(29) Dentro de la Toma de Decisión Difusa, el Enfoque Lingüístico Difuso (Zadeh 1983; L.A 1996; Zadeh 1996) ha sido la disciplina encargada de modelar las preferencias de los expertos que usan información lingüística para emitir sus valoraciones (Bonissone 1980; Xu 2007; Wei 2009; Carrasco and Villar 2012; Toro, Requena et al. 2013). 1.5.4 La EIIA como Problema de Toma de Decisión Como ha destacado Conesa, la EIIA es un instrumento de conocimiento al servicio de la decisión (Conesa 1997). Las últimas décadas han visto un rápido crecimiento del interés en la aplicación de la Métodos de Toma de Decisiones Multi-Criterios (MTDMC) para apoyar y mejorar la EIIA, haciendo el proceso de toma de decisiones más transparente y la información más manejable para todas las partes interesadas (Kiker, Bridges et al. 2005). Vale recordar, que la EIIA es una predicción sobre la forma en que un proyecto repercutirá sobre el entorno, por lo tanto como toda predicción es de esperar que la incertidumbre esté presente en algunos de los parámetros involucrados. El entorno es muy complejo, y por tanto no se puede describir con un único modelo. Esto obliga a modelarlo como un conjunto de factores ambientales que sean relevantes, representativos y analizables. Aunque cada factor sea susceptible a ser analizado de forma separada, son muy diferentes entre sí, lo que dificulta la agregación de la información parcial de cada factor para obtener un análisis global del entorno. Esta situación se ve acentuada si, como es usual, el estudio de cada factor se lleva a cabo por un experto o grupo de expertos diferentes. Algunas de las variables involucradas son de tipo numérico, mientras que otras son de tipo lingüístico; el modelo matemático que se emplee para efectuar el estudio debe ser capaz de combinar ambos tipos de variables de manera coherente. La EIIA implica, en contextos complejos, criterios y factores de distintas naturalezas por lo que no puede obviarse su carácter heterogéneo. Claramente entonces la EIIA puede ser modelada como un problema de Toma de Decisión multicriterio en un ambiente de incertidumbre donde se consideran los siguientes elementos:      . Un conjunto de acciones A = {a1 ,… , am } a ser ejecutadas para completar el proyecto. Un conjunto de factores ambientales F = {f1,… , fm } afectados por las acciones. Un conjunto de impactos I = {If1 a1 ,… , Ifm an } . Un conjunto de criterios C = {c1 ,… , ch } que caracterizan los impactos. Uno o varios expertos E = {e1,… , ek } que proporcionarán información acerca de cada uno de los impactos sobre el conjunto de criterios. La necesidad de ponderar las acciones y factores según su importancia para el medio ambiente y determinar la mejor alternativa de proyecto, desde el punto de vista del impacto que pueda causar sobre el medio.. 22.