Modelo para la integración del trazado de infraestructuras lineales en el paisaje y el medio ambiente basado en SIG

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(1)UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS. MODELO PARA LA INTEGRACIÓN DEL TRAZADO DE INFRAESTRUCTURAS LINEALES EN EL PAISAJE Y EL MEDIO AMBIENTE BASADO EN SIG. TESIS DOCTORAL. MANUEL LORO AGUAYO Ingeniero de Montes Madrid, 2015.

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(3) DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL: TRANSPORTE Y TERRITORIO Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos MODELO PARA LA INTEGRACIÓN DEL TRAZADO DE INFRAESTRUCTURAS LINEALES EN EL PAISAJE Y EL MEDIO AMBIENTE BASADO EN SIG. TESIS DOCTORAL. MANUEL LORO AGUAYO Ingeniero de Montes. Directora: Rosa María Arce Ruíz Dra. Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos Co-Director: Emilio Ortega Pérez Dr. Ingeniero de Montes Madrid, 2015.

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(5) Tribunal nombrado por el Magfco. y Excmo. Sr. Rector de la Universidad Politécnica de Madrid, el día ___ de ________ de 2015.. Presidente: ___________________________________________________ Vocal: _______________________________________________________ Vocal: _______________________________________________________ Vocal: _______________________________________________________ Secretario: ___________________________________________________ Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día ___ de __________ de 2015 en la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la U.P.M. Calificación: _____________________ EL PRESIDENTE. LOS VOCALES. EL SECRETARIO.

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(7) “1. Todos tienen el derecho a disfrutar de un medio ambiente adecuado para el desarrollo de la persona, así como el deber de conservarlo. 2. Los poderes públicos velarán por la utilización racional de todos los recursos naturales, con el fin de proteger y mejorar la calidad de la vida y defender y restaurar el medio ambiente, apoyándose en la indispensable solidaridad colectiva. 3. Para quienes violen lo dispuesto en el apartado anterior, en los términos que la ley fije se establecerán sanciones penales o, en su caso, administrativas, así como la obligación de reparar el daño causado”. (Artículo 45 de la Constitución española de 1978. Título I. De los derechos y deberes fundamentales. Capítulo tercero. De los principios rectores de la política social y económica).. En la biodiversidad, en el sistema ecológico, no va bien nada, si no va bien todo junto. Joaquín Araújo.

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(9) RESUMEN El análisis de las diferentes alternativas en la planificación y diseño de corredores y trazados de carreteras debe basarse en la correcta definición de variables territoriales que sirvan como criterios para la toma de decisión y esto requiere un análisis ambiental preliminar de esas variables de calidad. En España, los estudios de viabilidad de nuevas carreteras y autovías están asociados a una fase del proceso de decisión que se corresponde con el denominado Estudio Informativo, el cual establece condicionantes físicos, ambientales, de uso del suelo y culturales que deben ser considerados en las primeras fases de la definición del trazado de un corredor de carretera. Así, la metodología más frecuente es establecer diferentes niveles de capacidad de acogida del territorio en el área de estudio con el fin de resumir las variables territoriales en mapas temáticos y facilitar el proceso de trazado de las alternativas de corredores de carretera. El paisaje es un factor limitante a tener en cuenta en la planificación y diseño de carreteras y, por tanto, deben buscarse trazados más sostenibles en relación con criterios estéticos y ecológicos del mismo. Pero este factor no es frecuentemente analizado en los Estudios Informativos e incluso, si es considerado, los estudios específicos de la calidad del paisaje (estético y ecológico) y de las formas del terreno no incorporan las recomendaciones de las guías de trazado para evitar o reducir los impactos en el paisaje. Además, los mapas de paisaje que se generan en este tipo de estudios no se corresponden con la escala de desarrollo del Estudio Informativo (1:5.000). Otro déficit común en planificación de corredores y trazados de carreteras es que no se tiene en cuenta la conectividad del paisaje durante el proceso de diseño de la carretera para prevenir la afección a los corredores de fauna existentes en el paisaje. Este déficit puede originar un posterior efecto barrera en los movimientos dispersivos de la fauna y la fragmentación de sus hábitats debido a la ocupación parcial o total de las teselas de hábitats con importancia biológica para la fauna (o hábitats focales) y a la interrupción de los corredores de fauna que concentran esos movimientos dispersivos de la fauna entre teselas. El objetivo principal de esta tesis es mejorar el estudio del paisaje para prevenir su afección durante el proceso de trazado de carreteras, facilitar la conservación de los corredores de fauna (o pasillos verdes) y la localización de medidas preventivas y correctoras en términos de selección y cuantificación de factores de idoneidad a fin de reducir los impactos visuales y ecológicos en el paisaje a escala local. Concretamente, la incorporación de valores cuantitativos y bien justificados en el proceso de decisión permite incrementar la transparencia en el proceso de diseño de corredores y trazados de carreteras. Con este fin, se han planteado cuatro preguntas específicas en esta investigación (1) ¿Cómo se seleccionan y evalúan los factores territoriales limitantes para localizar una nueva carretera por los profesionales españoles de planificación del territorio en relación con el paisaje? (2) ¿Cómo pueden ser definidos los corredores de fauna a partir de factores del paisaje que influyen en los movimientos dispersivos de la fauna? (3) ¿Cómo pueden delimitarse y evaluarse los corredores de fauna incluyendo el comportamiento parcialmente errático en los movimientos dispersivos de la fauna y el efecto barrera de los elementos antrópicos a una escala local? (4) ¿Qué y cómo las recomendaciones de diseño de carreteras relacionadas con el paisaje y las formas del terreno pueden ser incluidas en un modelo de Sistemas de Información Geográfica (SIG) para ayudar a los ingenieros civiles durante el proceso de diseño de un trazado de carreteras bajo el punto de vista de la sostenibilidad?. Esta tesis doctoral propone nuevas metodologías que mejoran el análisis visual y ecológico del paisaje utilizando indicadores y modelos SIG para obtener alternativas de trazado que produzcan un menor impacto en el paisaje. Estas metodologías fueron probadas en un paisaje heterogéneo con una alta tasa de densidad de corzo (Capreolus capreolus L.), uno de los grandes mamíferos más atropellados en la red de carreteras españolas, y donde está planificada la construcción de una nueva autovía que atravesará la mitad del área de distribución del corzo. i.

(10) Inicialmente, se han analizado las variables utilizadas en 22 estudios de proyectos de planificación de corredores de carreteras promovidos por el Ministerio de Fomento entre 2006 y 2008. Estas variables se agruparon según condicionantes físicos, ambientales, de usos del suelo y culturales con el fin de comparar los valores asignados de capacidad de acogida del territorio a cada variable en los diferentes estudios revisados. Posteriormente, y como etapa previa de un análisis de conectividad, se construyó un mapa de resistencia de los movimientos dispersivos del corzo en base a la literatura y al juicio de expertos. Usando esta investigación como base, se le asignó un valor de resistencia a cada factor seleccionado para construir la matriz de resistencia, ponderándolo y combinándolo con el resto de factores usando el proceso analítico jerárquico y los operadores de lógica difusa como métodos de análisis multicriterio. Posteriormente, se diseñó una metodología SIG para delimitar claramente la extensión física de los corredores de fauna de acuerdo a un valor umbral de ancho geométrico mínimo, así como la existencia de múltiples potenciales conexiones entre cada par de teselas de hábitats presentes en el paisaje estudiado. Finalmente, se realizó un procesado de datos Light Detection and Ranging (LiDAR) y un modelo SIG para calcular la calidad del paisaje (estético y ecológico), las formas del terreno que presentan características similares para trazar una carretera y la acumulación de vistas de potenciales conductores y observadores de los alrededores de la nueva vía. Las principales contribuciones de esta investigación al conocimiento científico existente en el campo de la evaluación del impacto ambiental en relación al diseño de corredores y trazados de carreteras son cuatro. Primero, el análisis realizado de 22 Estudios Informativos de planificación de carreteras reveló que los métodos aplicados por los profesionales para la evaluación de la capacidad de acogida del territorio no fue suficientemente estandarizada, ya que había una falta de uniformidad en el uso de fuentes cartográficas y en las metodologías de evaluación de la capacidad de acogida del territorio, especialmente en el análisis de la calidad del paisaje estético y ecológico. Segundo, el análisis realizado en esta tesis destaca la importancia de los métodos multicriterio para estructurar, combinar y validar factores que limitan los movimientos dispersivos de la fauna en el análisis de conectividad. Tercero, los modelos SIG desarrollados Generador de alternativas de corredores o Generator of Alternative Corridors (GAC) y Eliminador de Corredores Estrechos o Narrow Corridor Eraser (NCE) pueden ser aplicados sistemáticamente y sobre una base científica en análisis de conectividad como una mejora de las herramientas existentes para la comprensión el paisaje como una red compuesta por nodos y enlaces interconectados. Así, ejecutando los modelos GAC y NCE de forma iterativa, pueden obtenerse corredores alternativos con similar probabilidad de ser utilizados por la fauna y sin que éstos presenten cuellos de botella. Cuarto, el caso de estudio llevado a cabo de prediseño de corredores y trazado de una nueva autovía ha sido novedoso incluyendo una clasificación semisupervisada de las formas del terreno, filtrando una nube de puntos LiDAR e incluyendo la nueva geometría 3D de la carretera en el Modelo Digital de Superficie (MDS). El uso combinado del procesamiento de datos LiDAR y de índices y clasificaciones geomorfológicas puede ayudar a los responsables encargados en la toma de decisiones a evaluar qué alternativas de trazado causan el menor impacto en el paisaje, proporciona una visión global de los juicios de valor más aplicados y, en conclusión, define qué medidas de integración paisajística correctoras deben aplicarse y dónde.. ii.

(11) ABSTRACT The assessment of different alternatives in road-corridor planning and layout design must be based on a number of well-defined territorial variables that serve as decision-making criteria, and this requires a highquality preliminary environmental analysis of those quality variables. In Spain, feasibility studies for new roads and motorways are associated to a phase of the decision procedure which corresponds with the one known as the Informative Study, which establishes the physical, environmental, land-use and cultural constraints to be considered in the early stages of defining road corridor layouts. The most common methodology is to establish different levels of Territorial Carrying Capacity (TCC) in the study area in order to summarize the territorial variables on thematic maps and facilitate the tracing process of road-corridor layout alternatives. Landscape is a constraint factor that must be considered in road planning and design, and the most sustainable layouts should be sought based on aesthetic and ecological criteria. However this factor is not often analyzed in Informative Studies and even if it is, baseline studies on landscape quality (aesthetic and ecological) and landforms do not usually include the recommendations of road tracing guides designed to avoid or reduce impacts on the landscape. The resolution of the landscape maps produced in this type of studies does not comply with the recommended road design scale (1:5,000) in the regulations for the Informative Study procedure. Another common shortcoming in road planning is that landscape ecological connectivity is not considered during road design in order to avoid affecting wildlife corridors in the landscape. In the prior road planning stage, this issue could lead to a major barrier effect for fauna dispersal movements and to the fragmentation of their habitat due to the partial or total occupation of habitat patches of biological importance for the fauna (or focal habitats), and the interruption of wildlife corridors that concentrate fauna dispersal movements between patches. The main goal of this dissertation is to improve the study of the landscape and prevent negative effects during the road tracing process, and facilitate the preservation of wildlife corridors (or green ways) and the location of preventive and corrective measures by selecting and quantifying suitability factors to reduce visual and ecological landscape impacts at a local scale. Specifically the incorporation of quantitative and well-supported values in the decision-making process provides increased transparency in the road corridors and layouts design process. Four specific questions were raised in this research: (1) How are territorial constraints selected and evaluated in terms of landscape by Spanish land-planning practitioners before locating a new road? (2) How can wildlife corridors be defined based on the landscape factors influencing the dispersal movements of fauna? (3) How can wildlife corridors be delimited and assessed to include the partially erratic movements of fauna and the barrier effect of the anthropic elements at a local scale? (4) How recommendations of road design related to landscape and landforms can be included in a Geographic Information System (GIS) model to aid civil engineers during the road layout design process and support sustainable development? This doctoral thesis proposes new methodologies that improve the assessment of the visual and ecological landscape character using indicators and GIS models to obtain road layout alternatives with a lower impact on the landscape. These methodologies were tested on a case study of a heterogeneous landscape with a high density of roe deer (Capreolus capreolus L.) –one of the large mammals most commonly hit by vehicles on the Spanish road network– and where a new motorway is planned to pass through the middle of their distribution area. We explored the variables used in 22 road-corridor planning projects sponsored by the Ministry of Public Works between 2006 and 2008. These variables were grouped into physical, environmental, land-use and cultural constraints for the purpose of comparing the TCC values assigned to each variable in the various studies reviewed. As a prior stage in a connectivity analysis, a map of resistance to roe deer dispersal movements was created based on the literature and experts judgment. Using this research as a base,. iii.

(12) each factor selected to build the matrix was assigned a resistance value and weighted and combined with the rest of the factors using the analytic hierarchy process (AHP) and fuzzy logic operators as multicriteria assessment (MCA) methods. A GIS methodology was designed to clearly delimit the physical area of wildlife corridors according to a geometric threshold width value, and the multiple potential connections between each pair of habitat patches in the landscape. A Digital Surface Model Light Detection and Ranging (LiDAR) dataset processing and a GIS model was performed to determine landscape quality (aesthetic and ecological) and landforms with similar characteristics for the road layout, and the cumulative viewshed of potential drivers and observers in the area surrounding the new motorway. The main contributions of this research to current scientific knowledge in the field of environmental impact assessment for road corridors and layouts design are four. First, the analysis of 22 Informative Studies on road planning revealed that the methods applied by practitioners for assessing the TCC were not sufficiently standardized due to the lack of uniformity in the cartographic information sources and the TCC valuation methodologies, especially in the analysis of the aesthetic and ecological quality of the landscape. Second, the analysis in this dissertation highlights the importance of multicriteria methods to structure, combine and validate factors that constrain wildlife dispersal movements in the connectivity analysis. Third, the “Generator of Alternative Corridors (GAC)” and “Narrow Corridor Eraser (NCE)” GIS models developed can be applied systematically and on a scientific basis in connectivity analyses to improve existing tools and understand landscape as a network composed of interconnected nodes and links. Thus, alternative corridors with similar probability of use by fauna and without bottlenecks can be obtained by iteratively running GAC and NCE models. Fourth, our case study of new motorway corridors and layouts design innovatively included semi-supervised classification of landforms, filtering of LiDAR point clouds and new 3D road geometry on the Digital Surface Model (DSM). The combined used of LiDAR data processing and geomorphological indices and classifications can help decision-makers assess which road layouts produce lower impacts on the landscape, provide an overall insight into the most commonly applied value judgments, and in conclusion, define which corrective measures should be applied in terms of landscaping, and where.. iv.

(13) AGRADECIMIENTOS A mis directores de tesis, la Prof. Rosa Arce y el Prof. Emilio Ortega, por su apoyo y sabiduría durante estos años de duro trabajo, tanto en lo académico como en lo personal. Así mismo, agradecer a la Prof. Belén Martín sus aportaciones y trabajo en equipo durante estos años. Me gustaría hacer una mención especial a los profesores Isabel Otero y Andrés Monzón que allá por el año 2009 creyeron que podría ser un futuro investigador en TRANSyT-UPM. Gracias por vuestra confianza y darme la oportunidad de formarme como investigador. Al Prof. Davide Genetti, por sus reuniones de supervisión que me ayudaron a enfocar mi trabajo de investigación, así como por sus publicaciones relacionadas con la Evaluación de Impacto Ambiental que me ayudaron a mejorar mis conocimientos en la materia. Al Prof. Santiago Saura, cuyo curso de “Herramientas de conectividad ecológica” y posteriores tutorías, me abrieron los ojos a un nuevo enfoque de estudio del paisaje y la planificación y diseño del trazado de infraestructuras. A los profesores Luis-Gonzaga García y Alejandra Ezquerra de la ETSI Montes por su colaboración en la presentación de propuestas para nuevos proyectos de investigación relacionados con mi tesis. A mis compañeros y amigos de TRANSyT-UPM. Nunca había conocido tanta gente interesante, brillante, de tantos países y con enfoques de investigación tan diferentes, pero sobre todo, luchadora. Nos ha tocado vivir la peor crisis económica de España en los últimos 30 años y os deseo a todos lo mejor. A los que os fuisteis y a los que seguís por aquí. En especial, me gustaría agradecer vuestro apoyo y amistad a Thais, Lissy, Giulia y Yang (todavía me acuerdo del viaje a Trujillo o la boda de Yang), así como al sector colombiano: Julián, Paola y Andrés Felipe o la brasileña Mariana. Nunca había tenido amigos que no fueran españoles antes que vosotros y he aprendido mucho, lo he pasado muy bien y me he sentido muy afortunado pasando tanto tiempo con vosotros. Espero que seamos capaces de conservar la amistad durante el resto nuestras vidas, pese a la distancia. Tampoco quiero olvidarme de los camineros españoles, Begoña, Samir, Juan, Pablo, Alejandro, Julio, Ana, Pedro S., Álvaro, Javi, Sara, Natalia, Fiamma y demás “becarios de investigación”, ingenieros e ingenieras que estoy seguro que tendrán un brillante futuro por su gran profesionalidad y calidad humana. Hemos tenido tantas conversaciones y buenos ratos. Tampoco quiero olvidarme de montesinos como Bea (con nuestro viaje por Cataluña) y a Pedro P. (y sus anécdotas) o Gianni (el sabio de las bicis). Tampoco puedo olvidar los buenos ratos pasados con investigadores visitantes como Steve (Canadá), Edgar (Estonia), Yao (China), Ricco (Alemania) o Xavier (Francia), entre otros. También, recordar al personal de administración y servicios que trabaja en TRANSyT-UPM: Carmen, Juan Carlos, Patricia, Elena, Boni o a la simpática limpiadora Encarni, así como al resto de profesores adscritos al centro de investigación. A los profesores Ana Belén Berrocal, José Luis Zubieta y Cristina López del Departamento de Ingeniería Civil: Transporte y Territorio de la ETSI Caminos, Canales y Puertos con los que he tenido un trato muy cordial durante mis labores de colaboración docente. A mis amigos de Trento. Gracias por estos 3 meses tan increíbles. No sé cómo pude hacer tan buenos amigos en tan poco tiempo. No puedo dejar de mencionar a mi querido amigo Carlos Zamorano y a su estupenda familia (Simona y el piccolo Emilio). Qué grande eres won y que gran investigador y persona eres. Espero verte pronto en Valdivia. A la gran Elena Ianni, persona interesante y comprometida hasta más no poder (como dicen en Andalucía). No podré olvidar nuestras conversaciones sobre el otoño en el Trentino, las cosas que no nos gustan de este mundo y nos gustaría cambiar o los paseos que hacíamos después del trabajo. Tampoco puedo olvidar a Parveen, Hussein, Karina, Francesco o Elisabeth. Por supuesto, como olvidar a los amigos del excelente Coro di Ragoli, el maestro Giacommo, sabio musical y. v.

(14) forestal, Fernanda, Michele, Michela… imposible olvidar los paisajes del Trentino mientras cantábamos y bebíamos los excelentes vinos italianos…de película. A mis amigos, montesinos, ripenses, salmantinos y demás orígenes, por estar siempre que los necesito y su gran apoyo y empuje. A mi querida Ángela, por animarme y apoyarme incondicionalmente, dándome la confianza en mí mismo que a veces he perdido durante estos largos años de tesis doctoral y estudio de Ingeniería de Montes. Qué montañas tan escarpadas hemos subido siempre, pero juntos hemos podido, podemos y podremos con todo lo que nos venga. Finalmente, a mi familia, por quererme tanto y apoyarme en esta tarea tan difícil que es dedicarse a la protección del Medio Ambiente e intentar vivir de ello.. vi.

(15) AGRADECIMIENTOS INSTITUCIONALES Esta tesis fue posible gracias a las ciudadanas, ciudadanos y empresas de España, que a través de sus impuestos, han financiado el proyecto MILL TRA2010-18311 promovido por el Ministerio de Ciencia e Innovación y el proyecto OASIS promovido por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI). Además, me gustaría agradecer al Consejo Social de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) su financiación para la realización de una estancia de 3 meses en la Università degli Studi di Trento (Italia), así como al departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Mecánica de dicha universidad por su buena acogida durante mi estancia de investigación. También me gustaría agradecer la posibilidad que he tenido en colaborar en tareas docentes de la titulación de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertas y en el grado de Ingeniería Civil y Territorial, así como impartiendo clases en diversos cursos de Sistemas de Información Geográfica. Estas tareas docentes fueron posibles gracias al apoyo del Departamento de Ingeniería Civil: Transporte y Territorio (ETSI Caminos, Canales y Puertos. UPM) y al Departamento de Ingeniería y Gestión Forestal y Ambiental (ETSI Montes. UPM). Finalmente, agradecer al Centro de Investigación del transporte de la Universidad Politécnica de Madrid (TRANSyT-UPM) la oportunidad de realizar mi labor de investigación en sus instalaciones, así como todo el apoyo recibido por su personal durante estos años.. vii.

(16) viii.

(17) ÍNDICE. ÍNDICE. CAPÍTULO 1 ................................................................................................................................................ 1 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ........................................................................................................ 1 1.1. PLANTEAMIENTO Y CONTEXTO DE LA TESIS DOCTORAL ..................................................... 1. 1.2. OBJETIVO DE LA TESIS DOCTORAL .......................................................................................... 3. 1.3. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN .......................................................................................... 3. 1.4. ESTRUCTURA DE LA TESIS DOCTORAL ................................................................................... 5. 1.5. REFERENCIAS .............................................................................................................................. 9. CAPÍTULO 2 .............................................................................................................................................. 11 2. ESTADO DEL ARTE ......................................................................................................................... 11 2.1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 11. 2.2. BASES TEÓRICAS Y METODOLÓGICAS .................................................................................. 11. 2.3. CONCEPTO DE PAISAJE............................................................................................................ 13. 2.3.1. ENFOQUE GLOBAL DEL PAISAJE ................................................................................. 14. 2.3.2. DEFINICIÓN DE UNIDADES HOMOGÉNEAS DEL PAISAJE ......................................... 14. 2.3.3 CLASIFICACIÓN DE LAS UNIDADES HOMOGÉNEAS DEL PAISAJE SEGÚN CRITERIOS VISUALES .................................................................................................................... 15 2.3.4. VALORACIÓN DE LA CALIDAD VISUAL O ESTÉTICA DEL PAISAJE........................... 16. 2.3.5. FRAGILIDAD VISUAL DEL PAISAJE VISUAL ................................................................. 19. 2.3.6. CLASIFICACIÓN DE LAS UNIDADES HOMOGÉNEAS EN ECOLOGÍA DEL PAISAJE. 21. 2.3.7. VALORACIÓN DE LA CALIDAD DE LA ECOLOGÍA DEL PAISAJE................................ 21. 2.3.8. FRAGILIDAD ECOLÓGICA DEL PAISAJE ...................................................................... 22. 2.4. TRAZADO DE CARRETERAS CON CRITERIOS PAISAJÍSTICOS Y ECOLÓGICOS ............... 31. 2.4.1 RECOMENDACIONES ORIENTADAS A LA MEJORA DE LA OCULTACIÓN DE LA CARRETERA EN EL PAISAJE ......................................................................................................... 31 2.4.2 RECOMENDACIONES ORIENTADAS A LA REDUCCIÓN DEL EFECTO BARRERA DE LA CARRETERA EN EL PAISAJE .................................................................................................... 32 2.4.3 CRITERIOS TOPOGRÁFICOS PARA LA INTEGRACIÓN PAISAJÍSTICA DE LA CARRETERA .................................................................................................................................... 37 2.5 LA GEOMORFOLOGÍA APLICADA AL DISEÑO DE CARRETERAS CON CRITERIOS PAISAJÍSTICOS .................................................................................................................................... 55 2.5.1. GEOMORFOMETRÍA ....................................................................................................... 55. 2.5.2. PARÁMETROS DEL TERRENO ...................................................................................... 56 ix.

(18) ÍNDICE. 2.5.3. CLASIFICACIÓN DE LAS FORMAS DEL TERRENO ..................................................... 61. 2.6. CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 64. 2.7. REFERENCIAS............................................................................................................................ 65. CAPÍTULO 3 .............................................................................................................................................. 77 3 ROAD-CORRIDOR PLANNING IN THE EIA PROCEDURE IN SPAIN. A REVIEW OF CASE STUDIES .................................................................................................................................................... 77 3.1. INTRODUCTION .......................................................................................................................... 78. 3.2. EIA PROCEDURE FOR LINEAR INFRASTRUCTURES IN SPAIN............................................. 81. 3.3. METHODOLOGY ......................................................................................................................... 83. 3.3.1. REVIEW OF THE VARIABLES USED TO DEFINE THE TCC......................................... 86. 3.3.2 REVIEW OF THE QUALITY OF ASSESSMENTS OF TCC BY PRACTITIONERS OF ROAD-PLANNING PROJECTS IN SPAIN ........................................................................................ 90 3.4. RESULTS AND DISCUSSION ..................................................................................................... 91. 3.4.1. REVIEW OF VARIABLES CONSIDERED FOR THE DEFINITION OF THE TCC ........... 91. 3.4.2 RESULTS OF THE QUALITY OF TERRITORIAL-CARRYING CAPACITY ASSESSMENT BY PRACTITIONERS IN ROAD PLANNING PROJECTS IN SPAIN ............................................... 95 3.5. CONCLUSIONS ........................................................................................................................... 95. 3.6. REFERENCES............................................................................................................................. 97. CAPÍTULO 4 ............................................................................................................................................ 101 4 ASSESSING LANDSCAPE RESISTANCE TO ROE DEER DISPERSAL USING FUZZY SET THEORY AND MULTICRITERIA ANALYSIS. A CASE STUDY IN CENTRAL SPAIN ............................. 101 4.1. INTRODUCTION ........................................................................................................................ 102. 4.1.1. IMPORTANCE OF COST MATRIX IN CONNECTIVITY STUDIES ............................... 102. 4.1.2. ROE DEER BEHAVIOUR CONDITIONED BY LANDSCAPE ........................................ 103. 4.1.3. MULTICRITERIA METHODS TO BUILD A COST MATRIX........................................... 104. 4.1.4. OBJECTIVE ................................................................................................................... 105. 4.2. MATERIALS AND METHODS ................................................................................................... 106. 4.2.1. LAND USE FACTOR...................................................................................................... 107. 4.2.2 INFLUENCE OF PROXIMITY TO ELEMENTS THAT CONDITION ROE DEER BEHAVIOUR ................................................................................................................................... 111 4.2.3. LANDFORM FACTOR ................................................................................................... 113. 4.2.4. COMBINATION OF THE SELECTED FACTORS AND SENSITIVITY ANALYSIS ........ 114. 4.3. RESULTS................................................................................................................................... 118. 4.4. DISCUSSION AND CONCLUSIONS ......................................................................................... 120. 4.5. REFERENCES........................................................................................................................... 122. x.

(19) ÍNDICE. CAPÍTULO 5 ............................................................................................................................................ 127 5 ECOLOGICAL CONNECTIVITY ANALYSIS TO REDUCE THE BARRIER EFFECT OF ROADS. AN INNOVATIVE GRAPH-THEORY APPROACH TO DEFINE WILDLIFE CORRIDORS WITH MULTIPLE PATHS AND WITHOUT BOTTLENECKS ................................................................................................ 127 5.1. INTRODUCTION ........................................................................................................................ 128. 5.2. MATERIALS AND METHODS .................................................................................................... 131. 5.2.1. STUDY AREA AND FOCAL SPECIES SELECTION ..................................................... 131. 5.2.2. CONSTRUCTION OF THE HABITAT MODEL ............................................................... 132. 5.2.3. CONNECTIVITY ANALYSIS .......................................................................................... 138. 5.3. RESULTS ................................................................................................................................... 139. 5.3.1. OVERALL LANDSCAPE CONNECTIVITY IN THE STUDY AREA ................................ 139. 5.3.2. IMPORTANCE OF CERTAIN LINKS AND NODES TO GLOBAL CONNECTIVITY ...... 141. 5.3.3. ANALYSIS OF PLANNED FREEWAY SECTIONS ........................................................ 143. 5.3.4 INFLUENCE OF APPLIED LINK PROBABILITY DEFINITION METHODOLOGY IN CONNECTIVITY ANALYSIS ........................................................................................................... 143 5.4. DISCUSSION AND CONCLUSIONS ......................................................................................... 146. 5.5. REFERENCES ........................................................................................................................... 149. CAPÍTULO 6 ............................................................................................................................................ 155 6 GIS BASED MULTI-CRITERIA EVALUATION TO IDENTIFY POTENTIAL SITES FOR NEW HIGHWAY TRACING LAYOUT ACCORDING TO LANDSCAPE CONSTRAINTS. CASE STUDY IN CENTRAL SPAIN ..................................................................................................................................... 155 6.1. INTRODUCTION ........................................................................................................................ 156. 6.2. MATERIALS AND METHODS .................................................................................................... 157. 6.2.1. EVALUATION OF LANDSCAPE TO HOST A NEW HIGHWAY..................................... 159. 6.2.2. CREATION OF THE COST MATRIX.............................................................................. 170. 6.2.3. CREATION OF A REALISTIC SCENARIO..................................................................... 171. 6.2.4. LOCATION OF PRIORITY AREAS TO APPLY CORRECTIVE MEASURES ................ 171. 6.3. RESULTS ................................................................................................................................... 174. 6.4. DISCUSSION AND CONCLUSIONS ......................................................................................... 176. 6.5. APPENDIX A .............................................................................................................................. 178. 6.6. REFERENCES ........................................................................................................................... 180. CAPÍTULO 7 ............................................................................................................................................ 185 7. CONCLUSIONES, APORTACIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN ....................... 185 7.1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 185. 7.2. INVESTIGACIONES PREVIAS .................................................................................................. 185. xi.

(20) ÍNDICE. 7.3 LA CALIDAD DE LOS ESTUDIOS DE PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE TRAZADO DE CARRETERAS EN ESPAÑA ............................................................................................................... 186 7.4 ESTUDIO DE LA ECOLOGÍA DEL PAISAJE. CREACIÓN DE UNA MATRIZ DE COSTE PARA LOS MOVIMIENTOS DISPERSIVOS DEL CORZO ............................................................................ 187 7.5. ESTUDIO DE LA ECOLOGÍA DEL PAISAJE. DEFINICIÓN DE LOS CORREDORES DE FAUNA 188. 7.6 REDUCCIÓN DEL IMPACTO SOBRE EL PAISAJE DURANTE LA FASE DE TRAZADO DE CARRETERAS .................................................................................................................................... 189 7.7. APORTACIONES ....................................................................................................................... 190. 7.8. FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN ................................................................................. 190. 7.9. INTRODUCTION ........................................................................................................................ 192. 7.10. PREVIOUS RESEARCH......................................................................................................... 192. 7.11. QUALITY OF ROAD PLANNING STUDIES IN SPAIN ........................................................... 193. 7.12 LANDSCAPE ECOLOGY. COST MATRIX BUILDING TO PREDICT ROE DEER DISPERSAL MOVEMENTS...................................................................................................................................... 194 7.13. LANDSCAPE ECOLOGY. DEFINITION OF WILDLIFE CORRIDORS ................................... 194. 7.14 PREVENTION AND REDUCTION OF LANDSCAPE IMPACTS DURING THE ROAD TRACING PROCESS .......................................................................................................................... 195 7.15. CONTRIBUTIONS .................................................................................................................. 196. 7.16. FUTURE RESEARCH............................................................................................................. 196. 7.17. REFERENCIAS ...................................................................................................................... 198. ÍNDICE DE FIGURAS Fig. 1.1 Interrelación de los artículos científicos incluidos en la tesis con las diferentes etapas de investigación de la misma. ........................................................................................................................... 8 Fig. 2.1. Impactos negativos en el paisaje a nivel visual, ecológico y cultural, por la construcción de una carretera. Fuente: Deparment of Main Roads of Queensland (2004)......................................................... 12 Fig. 2.2. Esquema del concepto del paisaje en función de su visión visual, ecológica y cultural. Fuente: Deparment of Main Roads of Queensland (2004). ..................................................................................... 13 Fig. 2.3 El análisis visual y ecológico del paisaje son conceptualmente similares, ya que ambos se basan en el estudio de la estructura de éste. Fuente: Fry et al. (2009). ............................................................... 14 Fig. 2.4 Desdoblamiento de una autopista por presencia de una elevación de interés en la geomorfología del terreno (izqda.). Localización de picos a partir de parámetros geomorfométricos (dcha.). Fuente: Español et al. (2008) (izqda.) y MacMillan & Shary (2009)(dcha.). ............................................................ 16 Fig. 2.5. Utilización de diferentes fuentes para analizar la calidad estética del paisaje a partir de índices de estructura estética del paisaje. Fuente: Ode et al. (2010). ......................................................................... 18. xii.

(21) ÍNDICE. Fig. 2.6. Variación del valor de una celda de análisis al variar el radio de análisis en una operación de estimación de densidad Kernel KDE (izqda.). Mapa tipo resultante de una operación KDE (dcha.). Fuente: traducido de CEHI (2014). .......................................................................................................................... 18 Fig. 2.7. Ejemplo de esquema metodológico para la obtención de la calidad visual de un paisaje a partir de la elaboración de mapas. Fuente: Catálogo de Paisajes de La Rioja (2007). ....................................... 19 Fig. 2.8. Ejemplos gráficos del modelo conceptual de la Ecología del Paisaje. Fuente: alpine-ecologicalnetwork.org ................................................................................................................................................. 21 Fig. 2.9. Ejemplo de la importancia del core area en teselas de diferente tamaño y forma. Fuente: Bentrup (2008). ........................................................................................................................................................ 24 Fig. 2.10. Procedimiento general para la identificación de corredores ecológicos. El procedimiento específico para dicha identificación se presenta en color verde. La información básica de partida sobre las áreas, especies y/o hábitat focales, en color negro, procede de fases previas, así como los mapas de idoneidad. Fuente: MARM (2010b). ............................................................................................................ 26 Fig. 2.11. Ilustración de los elementos presentes en un paisaje según una aproximación basada en grafos. (a) Tesela (b) Matriz del paisaje con la presencia de un río. (c) Nodo – elemento del grafo utilizado para representar un nodo. (d) Enlace de conexión entre teselas (e) Componentes – grupos de nodos conectados por enlaces. (f) Compartimento – grupo de nodos agrupados según algún criterio (éste fue seleccionado en base a la densidad de enlaces entre nodos. (g) Tesela Puente o Stepping-stone – nodo, el cual, en caso de ser eliminado, desconectaría un componente. (h) Enlace irremplazable – aquel que si es eliminado desconectará un componente. Fuente: Galpern et al. (2011)................................................ 26 Fig. 2.12. Identificación de elementos de conectividad utilizando modelos least-cost path o de tipo circuito. (A) Mapa de resistencia del paisaje (más claro, menor resistencia al avance dispersivo del individuo). (B) Resultados del análisis de corredor de fauna con least-cost path entre dos teselas. (C) Resultados del análisis de corredor de fauna con teoría de circuitos entre dos teselas. Fuente: McRae et al. (2008). ...... 27 Fig. 2.13. Análisis de un corredor de fauna con la herramienta Corridor Designer. Esta herramienta permite detectar los tramos del corredor donde no se cumple un ancho mínimo establecido por el usuario. Fuente: Jenness et al. (2008). .................................................................................................................... 28 Fig. 2.14. Ejemplo de cálculo del máximo producto de probabilidad entre dos teselas A y B. La conexión a través de los enlaces AC y CB obtienen una probabilidad superior al enlace directo AB. Fuente: Saura & Pascual-Hortal (2007). ................................................................................................................................ 29 Fig. 2.15. Ejemplo de trazado de corredores sobre cartografía de capacidad de acogida donde se ha incluido criterios ambientales. Autovía de conexión entre las autovías A-2 /Guadalajara) y A-1 (Madrid). Provincias de Guadalajara y de Madrid. Fuente: Ministerio de Fomento (2006). ....................................... 34 Fig. 2.16. Localización de puntos de intersección de dos alternativas de trazado (rojo y amarillo) con corredores de fauna directamente (izqda.) o con sus zonas de influencia (dcha.). La longitud de corredor cortado y su importancia define el impacto causado. Fuente: (MARM, 2010a). ......................................... 34 Fig. 2.17. Mapa de conectividad ecológica donde se localizan los corredores ecológicos y los puntos donde la nueva carretera los interceptará. Fuente: National Roads Authority of Ireland (2006a)............... 35 Fig. 2.18. Identificación de tramos de conflicto entre la red viaria y las áreas de máximo interés de conservación de un territorio: áreas focales y corredores ecológicos. Las zonas en conflicto aparecen en azul. Fuente: MARM (2010b), elaborado por TEG-UAM/SECIM. ............................................................... 35. xiii.

(22) ÍNDICE. Fig. 2.19. Esquemas representativos del área de afección en el entorno de las infraestructuras de transporte, y recomendaciones sobre cómo diseñar los trazados. En el caso A, la distancia entre carretera y ferrocarril es de unos 1.200 metros, asumiendo una banda de afección de 500 metros a cada lado de las infraestructuras, quedando un hábitat entre ambas vías sometido a un alto nivel de perturbación. En el caso B, al juntar las dos infraestructuras, el área de perturbación es menor en el territorio al solaparse entre sí. Fuente: MARM (2010b). ............................................................................................................... 36 Fig. 2.20. Estructura del terreno en la que puede estructurarse las diferentes recomendaciones de trazado de los manuales consultados según tipos de formas del terreno (landform types) y elementos de las formas del terreno (landform elements o facets). Fuente: MacMillan & Shary (2009b). ............................. 37 Fig. 2.21. Trazado a media ladera con buena compensación de tierras transversal pero con taludes demasiado inclinados (izqda.). Localización de la zona de media ladera a partir de parámetros geomorfométricos (dcha.). Fuente: Español et al. (2008) y MacMillan & Shary (2009). ............................ 38 Fig. 2.22. La búsqueda de laderas menos onduladas consigue reducir el tamaño de los taludes. Fuente: traducido de The Scottish Highway Agency (1992). ................................................................................... 38 Fig. 2.23. Ejemplo de desdoblamiento de calzadas para reducir el movimiento de tierras. Fuente: AASHTO (1991) (izda.) y Español et al. (2008) (dcha.). ............................................................................ 39 Fig. 2.24. Mejor adaptación a la topografía de la ladera al separar las calzadas. Fuente: traducido de The Scottish Highway Agency (1992). ............................................................................................................... 39 Fig. 2.25. Los trazados que minimizan los cortes con el terreno obtienen mejor apariencia visual. Fuente: Mark & Marek (2009). ................................................................................................................................. 39 Fig. 2.26. Nivel de adaptación de diferentes trazados propuestos en una misma topografía. Fuente: The Scottish Highway Agency (1992). ............................................................................................................... 40 Fig. 2.27. Ejemplo de trazado a media ladera y ascendente con reducido impacto paisajístico. Carretera CA-9104. Fuente: Español et al. (2008). .................................................................................................... 40 Fig. 2.28. Es importante localizar el trazado por debajo de núcleos urbanos. Fuente: traducido de The Scottish Highway Agency (1992). ............................................................................................................... 41 Fig. 2.29. Recorrer un conjunto de sierras por la parte alta evita el cruce de las pequeñas vaguadas que surcan el piedemonte (alternativa inferior), pero en ocasiones, supone la necesidad de construir viaductos o la creación de taludes de grandes dimensiones. Fuente: The Scottish Highway Agency (1992)............ 41 Fig. 2.30. Ejemplo de trazado de la carretera A-1075 por zona de piedemonte, consiguiendo reducir la afección a la zona de vega. Fuente: Español et al. (2008). ........................................................................ 42 Fig. 2.31. Ejemplo de recomendaciones de trazado en zonas de valle. Fuente: traducido de The Scottish Highway Agency (1992). ............................................................................................................................ 42 Fig. 2.32. Buen ejemplo de coordinación entre el trazado en planta y el perfil longitudinal para conseguir una conducción más segura. Fuente: GISA (2009).................................................................................... 43 Fig. 2.33. Buenos ejemplos de coordinación de la planta y perfil longitudinal para conseguir una mejor visibilidad durante la conducción. Fuente: GISA (2009). ............................................................................ 43 Fig. 2.34. Ejemplos de mala coordinación entre planta y alzado, obteniéndose tramos de reducida visibilidad. Fuente: GISA (2009). ................................................................................................................ 44. xiv.

(23) ÍNDICE. Fig. 2.35. La polilínea 3D almacena la información de visibilidad (visible y no visible). Opcionalmente puede generarse un shapefile de puntos que indican la primera obstrucción encontrada para aquellos segmentos cuyos destinos no son visibles. Fuente: Barrientos (2008). ..................................................... 44 Fig. 2.36. En zonas llanas, donde predominan formas rectas, es recomendable buscar formas paralelas al patrón dominante en el paisaje. Fuente: traducido de The Scottish Highway Agency (1992). ................... 45 Fig. 2.37. Trazado en trinchera con buena ocultación de la carretera pero con fuerte sobrante de tierras y acumulación de agua de escorrentía. Fuente: Español et al. (2008) y Fomento-Esteyco (1999)............... 46 Fig. 2.38. Esquema de tramo en trinchera para reducir el impacto visual y acústico de la infraestructura en el entorno. Fuente: The Scottish Highway Agency (1992). ......................................................................... 46 Fig. 2.39. Creación de motas combinado con plantaciones para reducir el impacto visual en zona ondulada del terreno. Fuente: The Scottish Highway Agency (1992). ........................................................ 47 Fig. 2.40. La creación de una mota introduce un impacto visual residual al ocultar las vistas de un castillo. Fuente: The Scottish Highway Agency (1992). ........................................................................................... 47 Fig. 2.41. Esquema general de un ecoducto. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente (2006). .................... 48 Fig. 2.42. Diseño de trazado más recomendable para cruzar un río con el menor impacto ambiental. Fuente: traducido de The Scottish Highway Agency (1992). ...................................................................... 49 Fig. 2.43. Montaje infográfico que permite visualizar dos alternativas de diseño de viaducto que cruza una zona de valle. En la figura superior se potencia la conectividad en un único corredor asociado al bosque de ribera. En la figura inferior, la inclusión de un falso túnel permite conectar las teselas de bosque en dos puntos, junto con el viaducto. Fuente: Iuell et al. (2003)............................................................................. 49 Fig. 2.44. Diferente impacto visual de la carretera en terraplén en función del punto de cruce de un río de escasa entidad. Fuente:The Highways Agency (1992) modificado por Kraemer et al. (2003). .................. 50 Fig. 2.45. Ejemplo de paso inferior en el que se ha elevado la cota de respecto al terreno para construir un paso de fauna para el lince ibérico. Fuente: MARM (2010b). ................................................................ 51 Fig. 2.46. Ejemplo de elementos complementarios de permeabilización de la infraestructura como son los pasos inferiores de reposición de caminos (izqda.) o drenajes transversales (dcha.) Fuente: Llorente & Díez (2008). ................................................................................................................................................ 51 Fig. 2.47. Comparativa de diseño de taludes con desmontes rectilíneos y con formas adaptadas a la geomorfología local para facilitar su integración. Fuente: California Department of Transportation, citado por Valladares et al. (2011)......................................................................................................................... 53 Fig. 2.48. El diseño ideal de los terraplenes es de tipo 2H:1V, lo cual permite su correcta revegetación. Fuente: GISA (2009). .................................................................................................................................. 54 Fig. 2.49. Ejemplo numérico de cálculo de pendiente (%) extraído de un MDE usando una matriz de 3X3. Fuente: Pike et al. (2009)............................................................................................................................ 56 Fig. 2.50. Un plano ortogonal a la superficie S en el punto X da como resultado una curva de la intersección. En función de cómo giremos el plano ortogonal en torno al vector n, se pueden obtener diferentes curvas. Fuente: Olaya (2009). .................................................................................................... 58 Fig. 2.51. Representación de la curvatura PROFC, PLANC y TANGC en una ladera tipo (en amarillo, la curva en estudio).Fuente: Jenness (2011). ................................................................................................ 58 Fig. 2.52. Representación gráfica de las principales curvaturas utilizadas en estudios geomorfométricos. Fuente: Jenness (2011). ............................................................................................................................. 59 xv.

(24) ÍNDICE. Fig. 2.53. Esquema aclaratorio para comprender los conceptos de distancia vertical y horizontal a cauces/depresiones y a picos. Fuente: MacMillan et al. (2000). ................................................................ 61 Fig. 2.54. Sistema de clasificación de Shary de acuerdo con los signos de la curvatura horizontal (TANGC), vertical (PROFC), media (MEANC), diferencia entre curvaturas (DIFFCC) y Gausiana total (TOTGC). Fuente: Shary et al. (2005). ....................................................................................................... 63 Fig. 2.55. Clasificación del terreno a partir de la metodología de Pennock, Walley, Solohub, Si, & Hnatowich (2001) (izda.) y MacMillan & Pettapiece (1997) (dcha.). Fuente: Reuter & Nelson (2008). ...... 63 Fig. 3.1 Territorial carrying-capacity model based on factor quantification. Source: modified from GómezOrea (2003). ............................................................................................................................................... 79 Fig. 3.2 Multicriteria analysis (MCA). Process for road allocation based on the highest carrying capacity of the territory (TCC) in areas with a lower level of restriction for two constraints i and j. .............................. 80 Fig. 3.3 General schema of the Informative Study process for road planning and project design defined by the Ministry of Public Works (Ministerio de Fomento, 1983). The figure also shows the places for EIAs, and when public consultations should be held under Spanish legislation. ................................................. 82 Fig. 3.4. Quality in the definition of TCC of the reviewed reports................................................................ 95 Fig. 4.1 Landscape structure of study area and planned layout alternatives of new highway under analysis. Also, suitable patches where roe deer could potentially hide during the large part of the day are highlighted (main map). These patches were selected according to their size and land use composition. In the complementary map is shown the distribution or potential presence of roe deer in Spain according to the Spanish Inventory of Land Species (Ministerio de Medio Ambiente, 2007).............................................. 105 Fig. 4.2 Diagram of the applied methodology ........................................................................................... 106 Fig. 4.3 Linear resistance land use elements without cracks. When the layer was transformed to raster, it was possible to ensure that no gaps were left and that the road with the greatest resistance prevailed over the road with less resistance. ................................................................................................................... 109 Fig. 4.4 Example of cost surface for scenario 1 with gamma 0.5. ............................................................ 109 Fig. 4.5 Graphs for fuzzy membership functions adopted: patches δ(x), water sources µ(x) and humanmodified areas ω(x) (a) and its effects on a hypothetical ecosystem patch (b). In (a), the fuzzy values refer to distances (x) from boundary of conditioning element outward. In (b), the different shades of gray relate to the membership values δ(x): the darker the hue, the higher the fuzzy membership function. The dotted line represents the selected distance threshold value. ............................................................................. 113 Fig. 4.6 Variation in the average fuzzy value in the area with presence of roe deer as gamma varies between 0.1-0.9. ....................................................................................................................................... 118 Fig. 4.7 Example of cost surface for scenario 1 with gamma 0.9. ............................................................ 119 Fig. 4.8 Frequency of fuzzy values of pixels in each scenario in the area with presence of roe deer with gamma value of 0.9. ................................................................................................................................. 119 Fig. 5.1 Main differences between existing and proposed methodology. Cumulative cost distance raster for a pair of nodes ij (CCDRij), see left. Proposed reclassifying methodology by Theobald et al (2006), see right. In this example, output provided by Q10 threshold value is similar to original CMTC methodology (Pinto & Keitt, 2009). ................................................................................................................................ 129 Fig. 5.2 Output results provided by Corridor Designer Tool (Jenness et al, 2011), highlighting its limitations in evaluating part of the multiple paths in corridor ij. (B) Detailed map of how Corridor Designer Tool. xvi.

(25) ÍNDICE. works. Once the centerline of the widest possible sections of the corridor polygon is defined, intersection points between searching area and corridor locate the narrow part. ........................................................ 130 Fig. 5.3 Location of the study area. ........................................................................................................... 132 Fig. 5.4 The flow chart shows the procedure used to assess connectivity for roe deer in the study area. Two GIS methodologies were used to identify potential ecological corridors without bottlenecks considering roe deer behavior and landscape. ......................................................................................... 133 Fig. 5.5 Relative cost raster after applying the fuzzy gamma operator as an aggregation tool with a coefficient gamma value of 0.9. Land-use information was obtained from thematic maps (MARM, 2007; Ministerio de Agricultura, 2010; Ministerio de Fomento, 2005) and wildlife species distribution (Ministerio de Medio Ambiente, 2007). ....................................................................................................................... 134 Fig. 5.6 Output results provided by proposed methodology in this paper. Results given here are from the slicing tool, later reclassified as natural break points in the distribution of values in the Coij raster. Only corridors obtained for threshold values of natural breaks bv = 1, 2, 3, 5 and 10 (Coij_1, Coij_2, Coij_3, Coij_5 and Coij_10) are shown. ................................................................................................................ 135 Fig. 5.7 Graphic example of the iterative combined GAC and NCE. (A) Corridor Coij_bv5 generated by GAC defines the threshold value interval in the 5th natural break. (B) The size of corridor Coij_bv5 is reduced by a buffer of –wmin/2, where wmin is the minimum geometric width admitted for a wildlife corridor. In this process, sections of paths with bottlenecks are removed. (C) Corridor Coij_bv5-wmin/2 size is increased by +wmin/2. Only paths or sections of paths without bottlenecks can be recovered. (D) Corridors Coij_bv5 or Coij_bv7 failed to maintain the connection between nodes after NCE was applied. Both corridors were discarded and the iterative process continued up to Coij_bv10 (+2.97% of LCPA increment) where connectivity between nodes was assured. ................................................................... 137 Fig. 5.8 Number of corridors Coij_k which did not present bottleneck for the kth natural break threshold value. ........................................................................................................................................................ 137 Fig. 5.9 Evolution of connectivity fractions for different median natal dispersal distances. The δPCconnector fraction is shown separately according to the contribution of nodes or links. .................... 140 Fig. 5.10 Relative contribution of δPCconnector of nodes and links for habitat availability and connectivity in the case study, as a function of the median dispersal distance. ........................................................... 140 Fig. 5.11 Contribution of each node to maintaining landscape connectivity according to the δPC metric and its resulting fractions. ................................................................................................................................ 141 Fig. 5.12 Output links with δPCconnector values > 0.1 %. In addition, δPC and δPCconnector values provided by nodes are shown for 3.5 km as the reference median dispersal distance (D). ...................... 142 Fig. 5.13 Values of δPCconnector for each link (those with δPCconnector > 0.1) comparing values with and without overlapping effect. In the case of overlaps, mean and maximum values are shown. ............ 142 Fig. 5.14 Potential sites where wildlife crossings and oversized viaducts can be located in the different road corridor planning sections to maintain landscape permeability for wildlife passage. ........................ 144 Fig. 5.15 Relative contribution of the top connecting key elements (nodes and links) as a function of the proportion of total number of links and nodes for the connectivity analysis performed by link characterization with LCPA and CMTC_wb methodology. The relative contribution was calculated as the ratio between the sum of the δPCconnector values for all the nodes and links in that set and the sum of the δPCconnector values for all the key elements in the study area. ....................................................... 145. xvii.

(26) ÍNDICE. Fig. 5.16 (a) Comparison of the highest δPC values obtained per node depending on CMTC_wb or leastcost path methodology to define link probability connection for dij= 3.5 km. (b) Partial fraction contribution with links defined by CMTC_wb. (c) Comparison of highest δPCconnector values obtained per link depending on CMTC or least-cost path (LCPA) methodology to define link probability connection for dij= 3.5 km(c). (d) Partial fraction contribution with links defined by LCPA methodology. ............................... 145 Fig. 6.1 Study area location. The planned infrastructure will link the A-2 and A-1 highways. ................... 158 Fig. 6.2. Flowchart of the methodological framework including landform, landscape quality and visual analysis as well as the combination of constraints and final impact evaluation of one defined highway layout. ....................................................................................................................................................... 158 Fig. 6.3. Landform elements in our study area according to Schmidt & Hewitt's (2004) semi-supervised classification. ............................................................................................................................................ 160 Fig. 6.4 Illustration of 6 landform types computed by Topographic Position Index (TPI) following Weiss’s methodology (Weiss, 2000) in our case study. Threshold values were established within a search radius of 30 meters and 12 degrees of slope. ......................................................................................................... 164 Fig. 6.5. Biomass density raster (left) obtained by kernel density operation of canopy multipoint dataset (search radius 5 meters) and the 3D visualization (right). ........................................................................ 166 Fig. 6.6. Normalized partial maps to calculate Potential Landscape Quality (LQp) in the case study. (a) Anthropic component weighted by building height and area occupied. (b) Landform component calculated by the VRM index. (c) Diversity component weighted by density of vegetation points or biomass value. (d) Canopy cover component weighted by tree height. (e) Water component weighted by slope of river bed. (f) Potential visual landscape quality map (LQp) generated with equation 3. ................................................ 167 Fig. 6.7 Example of the delimitation of different building edges through a multipoint polygon aggregation and a subsequent reshaping of the rectangle by area. Observation points were located inside the delimited buildings for the visibility analysis. ............................................................................................................ 168 Fig. 6.8 Normalized partial maps to calculate the visual analysis (VA) in the case study. (a) Potential landscape quality map. (b) Visibility of the project (VP) map by surrounding observers. (c) Average value of visual exposure or cumulative view map (ground level, 2 and 4 meters above ground). (d) Visual analysis map. ........................................................................................................................................... 168 Fig. 6.9. Quantitative value of existing habitat patches (or nodes) and wildlife corridors (or links) as connectivity providers in wildlife dispersal movements. Connectivity has been measured with the possibility of connectivity index (PC) developed by Saura and Pascual-Hortal (2007). Source: developed by Loro et al. (2015). ................................................................................................................................ 170 Fig. 6.10 (A) Terrain dataset obtained after updating the DEM raster with the new 3D highway geometry. (B) Potential wildlife corridor affected by the highway in km section 31. (C) Example of km section 42 and the local priority for the restoration of each road slope in the area according to the relative value of the IA index (D) Realistic views of planned wildlife passages in section 31. (e) Realistic view of embankments in section 42. ................................................................................................................................................ 172 Fig. 6.11. Scenic potential of highway sections (SHS) in the case study. (A) Example of viewshed calculation from two observation points in lanes in opposite directions of the highway. (B) Zoom to section 42 of the SHS map. (C) Potential landscape quality of the scenic background, excluding nearby highway components (cuttings and embankments or carriageway). (D) Cumulative viewshed (CV) map or frequency of views by users every 100 meters......................................................................................... 173. xviii.

(27) ÍNDICE. Fig. 6.12 Isocost map, delimited by predefined highway corridor alternatives and the required 30 meters minimum bandwidth size. The proposed highway layout is also included, calculated with AutoCAD Civil 3D. (a) Least-cost path is discarded in section XX due to bottlenecks. (b) Corridor section where layout was outside the isocost band defined by the 8th or 10th natural break due to limitations in the AASHTO (2004) geometric design. .......................................................................................................................... 174 Fig. 6.13. Balance of quantified landscape impacts from the new highway for each one-kilometer section of highway. Ecological impacts (affecting links and nodes according to the importance of the element in maintaining global ecological connectivity) and aesthetic impacts (defined by height of road slopes, cumulative views from observers located in the new highway surroundings and landscape scenic quality) are shown, along with the combination of both. HEC, VP, LQp and CV are also included to show the variation in these partial indexes in terms of the global index IA. ............................................................. 175 Fig. 6.14. SHS index calculated for each lane direction (right and left) and search radius in the analysis (600 and 1,500 m). ................................................................................................................................... 176 Fig. 6.15. SHS index calculated for each section for a different search radius in the analysis (600 and 1,500 m), aggregating the analysis of both lanes. .................................................................................... 176. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Resumen de publicaciones asociadas al capítulo 2 de la tesis doctoral. ...................................... 5 Tabla 1.2 Resumen de publicaciones asociadas al capítulo 3 de la tesis doctoral. ...................................... 6 Tabla 1.3 Resumen de publicaciones asociadas al capítulo 4 de la tesis doctoral. ...................................... 6 Tabla 1.4 Resumen de publicaciones asociadas al capítulo 5 de la tesis doctoral. ...................................... 7 Tabla 1.5 Resumen de publicaciones asociadas al capítulo 6 de la tesis doctoral. ...................................... 7 Tabla 2.1. Ejemplos de índices de análisis de conectividad del paisaje basados en la teoría de grafos. Los índices pueden agruparse si (1) son definidos y calculados sin ponderación (U) o con ponderación (W) y si son (2) calculados considerando las propiedades topológicas de un paisaje intacto en su estado de conservación (I) o como la variación en la conectividad del paisaje antes y después de la afección a una tesela o nodo individual (R). Fuente: Baranyi et al. (2011). ........................................................................ 29 Tabla 2.2. Densidades mínimas de pasos de fauna para distintos grupos de referencia. Fuente: Ministerio de Medio Ambiente (2006).......................................................................................................................... 36 Tabla 2.3. Técnicas de revegetación de taludes. Fuente: GISA (2009)...................................................... 52 Tabla 2.4. Parámetros descriptores del terreno obtenidos a partir de la primera derivada de la función que define la superficie del terreno. Fuente: elaborado a partir de Olaya (2009) y Gruber & Peckham (2009). 57 Tabla 2.5. Principales parámetros estadísticos utilizados en el estudio de parámetros locales en estudios geomorfométricos. ...................................................................................................................................... 60 Tabla 2.6. Indicadores regionales de estudio para la detección de elementos geomorfológicos de interés. Fuente: elaborado a partir de Olaya (2009) y MacMillan et al. (2009). ....................................................... 61 Tabla 2.7. Clasificación de las formas del terreno en función de parámetros locales y regionales. ........... 62 Table 3.1 Main characteristics of the Informative Studies. .......................................................................... 84 Table 3.2 Summary of common variables applied by practitioners to define TCC in road-planning processes. .................................................................................................................................................. 87. xix.