Página INFORMACIÓN RASTER EN EL PLAN INFOCA

Transcripción

Simposio Nacional sobre Incendios Forestales, La Nucía, 3 y 4 de Noviembre de 2011
INFORMACIÓN
RASTER
EN
EL
PLAN
HERRAMIENTAS DE CÁLCULO Y MANTENIMIENTO.
INFOCA:
Martínez Carmona, Juan Francisco (1)
Senra Rivero, Francisco (2)
Ruiz Gutiérrez, Carlos (3)
(1) Ingeniero de montes. Trabajador autónomo. Consejería de Medio Ambiente.
Junta de Andalucía.
(2) Ingeniero de montes. Agencia de Medio Ambiente y Agua. Consejería de
Medio Ambiente. Junta de Andalucía.
(3) Ingeniero técnico forestal. Agencia de Medio Ambiente y Agua. Consejería
de Medio Ambiente. Junta de Andalucía.
Página
La topografía, el combustible y el tiempo atmosférico son los factores que condicionan
el desarrollo de un incendio forestal. Todas estas variables comparten además la forma
de ser representadas en un Sistema de Información Geográfica: el formato ráster. Cómo
asegurar que esta información esté disponible para los responsables de la emergencia
con la calidad suficiente ha sido siempre un reto para los técnicos de apoyo de la
dirección de la extinción. Este trabajo describe la herramienta que se usa en el plan
INFOCA para el estudio de la topografía y el combustible.
Información como la pendiente o la combustibilidad es difícil obtenerla en tiempo real
para la zona de interés o muy laborioso prepararla para todo el territorio. A lo largo de
los últimos diez años se han valorado distintas líneas de trabajo. El más destacable fue
renunciar a la resolución espacial de la información para obtener capas que cubrían toda
Andalucía (87.268 Km2), trabajando con píxeles de 500 x 500 metros. Esta información,
ágil y fácil de mantener, resultó insuficiente a escala de incendio. Otra forma de
asegurar que la información estuviera disponible fue generarla por hojas del 1:50.000
con la mejor resolución espacial del momento para cada una de las variables de interés
(20 x 20 metros). Debido a lo complejo de este trabajo apenas se consiguió disponer de
dos provincias (Granada y Almería).
A la vista de que estas soluciones no resultaban prácticas, se decidió desarrollar un
proceso que, a partir de dos raster regionales (modelo digital de elevaciones, MDE en
adelante, y la capa de modelos de combustible) se obtuvieran en tiempo real los rasters
de utilidad para el director de la extinción de la zona de la emergencia (miles de
hectáreas). En las primeras versiones, se obtenían los cinco rasters de mayor interés:
altura, pendiente, orientaciones, modelo de combustible y fracción de cabida cubierta.
Se aseguraban así rasters de pocos kilómetros cuadrados de la máxima resolución
espacial disponible centrados en el incendio. Este desarrollo se hizo en Avenue
(ArcView 3.x) primero, y después en Visual Basic for Applications (VBA) para ArcGIS
Desktop.
Esta herramienta ha evolucionado los últimos años para generar otros productos que
también se derivan de capas ráster: el análisis hidrológico, muy relacionado con la
potencialidad del incendio, y la caracterización en un solo índice el riesgo territorial.
Estos dos nuevos productos se programaron en VBA y Python 2.5.
187 1.INTRODUCCIÓN
Innovación y Desarrollo Tecnológico en la lucha contra el Fuego Forestal
Página
188 El tercer vértice del triángulo del comportamiento del fuego, la meteorología, no ha sido
abordado directamente por INFOCA, sino externalizado y utilizado a través de portales
web y servicios WMS.
2. QUÉ ES INFOCA HERRAMIENTAS
INFOCA Herramientas es una adaptación de la
plantilla por defecto de ArcMap 9.3.1 que
recoge distintas rutinas útiles para la
prevención y extinción de incendios. Las
primeras versiones se desarrollaron en el año
2.004 para ArcView 3.x, siendo su mejora
constante desde entonces.
Algunas de las herramientas que recoge son la
carga de cartografía que encierra a un punto
seleccionado en la vista, la conversión de
coordenadas, centrar la emergencia en ArcMap
Figura
1.Toolbar
de
INFOCAa partir de la primera información que se
Herramientas disponible en ArcMap 9.3.1
recibe (topónimos, puntos kilométricos,
intersección de alidadas...) o generar los datos
para simular en Farsite 4.1. Al abrir ArcMap,
el usuario dispone de la toolbar que se observa
en la figura 1.
3. ANÁLISIS RASTER
Figura 2.- Menú para seleccionar qué se quiere
obtener con el análisis raster.
Página
189 Para realizar el análisis raster se parte de
dos capas que cubren toda Andalucía:
un modelo digital de elevaciones
(MDE) y una capa de modelos de
combustible.
Para utilizar la herramienta, solo hay
que pulsar sobre
(figura 1),
abriéndose el menú de la figura 2. El
primer aspecto a destacar es que la zona
de interés se puede indicar con un
rectángulo sobre la vista o
seleccionando una capa poligonal
(máscara) existente en el proyecto de
ArcMap. La primera opción es la más
utilizada durante la extinción, mientras
que la segunda le ha aportado otros usos
a la herramienta: se emplea en la
revisión de los planes de prevención de
incendios usando como máscara los
límites de la finca.
El análisis raster está pensado para poder ser
realizado sobre un Tablet PC. Es decir, se diseñó
considerando la situación más adversa: un técnico
que anda sobre el territorio con el ordenador en
bandolera (figura 3). Por ese motivo no existen
campos de texto libre, y todo se ha programado
utilizando controles comboboxes y checkboxes.
Para ilustrar los usos de la herramienta, se
analizará el incendio que tuvo lugar en Córdoba el
20 de julio de 2011, número 2011140026 (figura
Figura 3.- Técnico con Tablet 4). Se acompañará la descripción con capturas de
analizando el incendio de Barbate, pantalla de ArcMap en lugar de mapas porque el
Cádiz (14 de agosto de 2.010).
análisis raster no está concebido para la producción
cartográfica, sino para el análisis de la situación
sobre un GIS.
Figura 4.- Localización del incendio de Villaviciosa de Córdoba del día 20 de julio de 2011.
Página
190 A. RECORTAR MODELO DIGITAL DE ELEVACIONES (ALTITUD)
La densidad de la atmósfera se reduce con la altitud y por tanto su capacidad de
retención de calor (Arnaldos et al, 2004). También afecta a la distribución de la
vegetación y al comportamiento del viento. No obstante, para que estas diferencias sean
apreciables dentro de un mismo incendio tiene que haber un gradiente montañoso que
en Andalucía solo se presenta en Sierra Nevada.
Se obtiene el MDE recortado por la zona, con la simbología abarcando exclusivamente
la cota mínima y máxima del rectángulo indicado (figura 5). Es de interés por la
información que da sobre la orografía y porque de él se derivan muchos otros rasters.
Figura 5.- Modelo digital de elevaciones de la zona de interés.
Página
191 B. PENDIENTE
La pendiente es el factor topográfico que más influye en el comportamiento del
incendio: los combustibles están más cerca de las llamas, el precalentamiento es más
rápido, la velocidad de propagación aumenta y se desarrolla rápidamente la columna de
convección.
El mapa de pendientes (figura 6) da además una idea de la posibilidad de introducir
maquinaria pesada en la extinción, ya que los intervalos están definidos según los
criterios recomendados para el uso de este tipo de máquinas en repoblaciones forestales
(Pemán y Navarro, 1998).
Figura 6.- Raster de pendientes, clasificado según las restricciones al uso de maquinaria pesada.
C. EXPOSICIÓN (ORIENTACIONES)
La exposición es también muy importante al influir tanto en la cantidad de combustible
existente como en la humedad de éste.
El cálculo de la exposición se puede
realizar de dos formas (figura 7): por
Figura 7.- Selección de cómo reclasificar las
umbría-solana (tabla 1), o atendiendo a
orientaciones
la orientación Norte, Este, Sur u Oeste
(tabla 2).
Tabla 1.- Valores de orientación para que la
celda sea considerada umbría o solana
Orientación
Valor
Desde Hasta
Umbría
0º 22,5º
Solana
22,5º 247,5º
Umbría 247,5º
360º
Tabla 2.- Valores de orientación para que la celda
sea considerada N, E, S, O.
Valor
Norte
Este
Sur
Oeste
Norte
Orientación
Desde Hasta
0º 22,5º
22,5º
135º
135º
225º
225º
270º
270º
360º
Página
Figura 8.- Mapa de orientaciones.
192 En el primer caso, umbría-solana, el usuario puede además limitar la umbría
considerando una pendiente mínima. Se evita así que ligeras pendientes hacia el Norte
se tipifique como umbrías, cuando la vegetación que presentan no responde a esta
característica. Para las latitudes andaluzas se recomienda un 30 % de pendiente mínima
(figura 8).
D. SOMBREADO (HILLSHADE)
Se obtienen los valores de sombreado de la zona, teniendo en cuenta el ángulo de
iluminación (acimut y altitud). Es muy útil para aportar relieve a otros raster o a la
cartografía (figura 9).
Página
E. ANÁLISIS HIDROLÓGICO: DIVISORIAS Y VAGUADAS
El relieve es un factor determinante tanto para la propagación del incendio como para la
seguridad del personal. Poder identificar con agilidad collados, crestas y vaguadas es
muy valioso para la dirección de la extinción.
A su vez, una cuenca hidrográfica guarda mucha relación con el comportamiento de los
incendios y su potencialidad, especialmente en los topográficos. Estos incendios tienden
a quemar hoyas enteras y vaguadas (Molina et al, 2009).
Por último, la información hidrológica es de gran utilidad al describir un incendio según
su alineación, concepto introducido por Mark Campbell. La alineación informa de
cambios potenciales en la evolución del fuego atendiendo al viento, la pendiente y la
insolación (Campbell, 1991). Así, las divisorias son lugares donde cambia la alineación
del incendio, y por tanto su comportamiento. Las vaguadas no solo conllevan cambios
de alineación, sino que de ser alcanzadas por el incendio se desencadenará con casi total
seguridad una carrera hacia las crestas de la nueva ladera. Los nudos de barranco son
puntos a partir de los cuales la extinción del incendio se complica considerablemente
aguas arriba al empezar a quemarse dos valles en lugar de uno.
Por estos tres motivos, el relieve, los fuegos topográficos y la alineación, se desarrolló
una herramienta que facilitase al director de la extinción la identificación de las
divisorias, la red de drenaje y los nudos de barranco (figuras 10 y 11). Como se observa
en la figura 2, el único valor que debe decidirse es el tamaño mínimo de cuenca:
superficie mínima que debe verter a una celda para que sea considerada parte de la red
de drenaje y por tanto para que se identifiquen las divisorias que definen la cuenca de
ese tramo.
193 Figura 9.- Sombreado.
Esta herramienta ha permitido el cálculo de esta información para escenarios de miles
de hectáreas durante la extinción, con cuencas mínimas de entre 20 y 50 ha .
Figura 10.- Análisis hidrológico de la zona del incendio 2011140026 (cuenca mínima de 50 ha).
Página
F.
MODELOS DE COMBUSTIBLE
Los modelos de combustible forestal permiten dividir el territorio en zonas que
presentan características similares en cuanto a tipo y estructura de la vegetación. Cada
194 Figura 11.- Análisis hidrológico de la zona del incendio 2011140026 (cuenca mínima de 20 ha)
modelo está caracterizado por una serie de parámetros cualitativos y/o cuantitativos que
lo identifican y le confieren unas determinadas condiciones para la propagación de los
incendios (Arnaldos et al.,2004).
La herramienta considera que la clasificación regional de combustibles se ha hecho
según los trece modelos de combustibles de Rothermel (1972). Se utiliza la gama de los
amarillos para los modelos de pasto, los verdes para los matorrales, los marrones para la
hojarasca bajo arbolado y los rojos para los restos de corta y operaciones selvícolas
(figura 12).
G. FRACCIÓN DE CABIDA CUBIERTA
A partir de los modelos de combustible se puede hacer una reclasificación grosera en
fracción de cabida cubierta (figura 13). Esta última interesa por su efecto sobre la
intensidad del viento y el sombreado (<www.fire.org>). Las categorías empleadas son
las utilizadas por Farsite 4.1 (tabla 3).
Página
195 Figura 12.- Recorte de modelos de combustible según la clasificación de Rothermel (1972).
Página
196 Figura 13.- Fracción de cabida cubierta.
Tabla 3.- Reclasificación de los modelos de combustibles en las categorías
de canopy cover definidas por Farsite 4.1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
FM
FCC 0% 0% 0% 1-20% 0% 0% 21-50% 81-100% 81-100% 21-50% 21-50% 21-50% 21-50%
H. ÍNDICE DE RIESGO TERRITORIAL
Por último, para responder a la demanda de un único índice que describiera el riesgo en
el territorio se optó por el Índice Territorial de Riesgo (Salas et al, 2003), que recoge la
complejidad en el comportamiento que se puede esperar en el escenario del incendio.
Aunque sea un índice ya superado por otros que reflejan más exhaustivamente la
realidad, las variables que definen el Índice Territorial de Riesgo se pueden obtener con
facilidad para la zona de interés con la información ya calculada. Se combina la
pendiente de una zona (tabla 4) con el riesgo por combustibilidad (tabla 5). La figura 14
recoge le matriz de cálculo, y las figuras 15, 16 y 17 ejemplos de resultados.
Tabla 4.- Clasificación de
pendiente (Salas et al, 2003)
riesgo
Intervalo
de
pendiente
0-10 %
10 – 20 %
20 – 30 %
30 – 50 %
> 50 %
Índice
numérico
Modelo de
combustible
1
2
3
4
5
Sin
combustible
apreciable
8-5
11-9-1-3
12-10-7-6-2
13-4
Clase por
riesgo por
pendiente
Muy bajo
Bajo
Medio
Alto
Muy alto
por
Tabla 5.- Clasificación de riesgo
combustibilidad (Salas et al, 2003)
por
Clase de riesgo
Índice
por
numérico
combustibilidad
Muy bajo
1
Bajo
Moderado
Alto
Muy alto
2
3
4
5
Figura 14.- Matriz de cálculo del índice territorial de riesgo (Salas et al, 2003).
Figura 16.- Índice
combustibilidad.
de
riesgo
por
Página
197 Figura 15.- Índice de riesgo por pendiente.
Figura 17.- Índice territorial de riesgo.
4. CONCLUSIONES
El análisis raster integrado en INFOCA Herramientas es una herramienta con una larga trayectoria
y amplia aceptación entre el colectivo técnico del dispositivo.
Es factible elaborar información raster de la máxima resolución espacial en tiempo real durante la
extinción.
Las nuevas herramientas incorporadas, el análisis hidrológico y el cálculo del índice territorial de
riesgo, aportan mucha información para el análisis de la posible evolución del incendio. Perfiles
como el de técnico analista de incendios (Molina et al., 2010) pueden beneficiarse de los
productos generados.
El recorte por máscara ha aumentado los usos posibles del análisis raster, siendo empleada por los
técnicos responsables de la revisión de los planes de prevención de incendios forestales.
Los tiempos de formación para el uso de información raster en un sistema de información
geográfica se han acortado considerablemente.
Las tareas de mantenimiento de los datos también se han simplificado, con el ahorro que esto
supone. También se ha reducido la memoria necesaria para disponer de las capas raster.
Página
Nos gustaría recalcar nuestro agradecimiento personal a Dolores Ayllón Valle, Directora del
Centro Operativo Regional, por impulsar este proyecto. No queremos tampoco dejar de agradecer
el trabajo desarrollado por los técnicos de operaciones INFOCA: nada de esto habría sido posible
sin su compromiso serio y responsable. Por último, también debemos destacar la continua
divulgación de documentación por parte de los Centros Operativos Provinciales, pues la clave de
este proyecto reside en compartir toda la información generada. Solo así el aprendizaje repercute
en el conjunto del dispositivo.
198 5. AGRADECIMIENTOS
6. BIBLIOGRAFÍA
Página
199 <http://www.fire.org/downloads/farsite/WebHelp/referenceguide/pop_ups/pu_canopy_cover_the
me.htm>. Fecha desconocida. [web en línea]. [con acceso el 22 de agosto de 2011]
Arnaldos, J. et al. 2004. Manual de ingeniería básica para la prevención y extinción de incendios
forestales. Institut d’Edicions de la Diputació de Barcelona. Ediciones Mundi-Prensa.
Campbell, D. 1991. The Campbell Prediction System. A Wild Land Fire Prediction and
Communication System. Ojai Printing and Publishing Company.
Molina, D. et al. 2009. Incendios Forestales: Fundamentos, Lecciones Aprendidas y Retos de
Futuro. Ediciones AIFEMA.
Molina, D. et al. 2010. Improving Fire Management Success through Fire Behaviour Specialist
[en línea] En: Sande, J. et al. Towards Integrated Fire Management – Outcomes of the European
Project Fire Paradox. European Forest Institute, 2010 [ref. de 29 de agosto de 2011]. Disponible
en web: <http://www.efi.int/files/attachments/publications/efi_rr23.pdf>
Pemán, J.; Navarro, R. 1998. Repoblaciones forestales. Universitat de Lleida.
Rothermel, R. C. 1972. A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuelds. Res.
Pap. INT-115. Ogden, UT: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest
and Range Experiment Station. 40 p.
Salas, F. et al. 2003. Plan INFOCA. Un plan de acción al servicio del monte mediterráneo.
Consejería de Medio Ambiente – Junta de Andalucía.
Senra, F.; Ruiz, C.; Martínez, J. 2011. La capitalización de la experiencia en el Plan INFOCA a
través de la documentación normalizada de los incendios forestales. Foresta nº51. Madrid. P. 7683.

Página INFORMACIÓN RASTER EN EL PLAN INFOCA

Transcripción

Documentos relacionados

Perfil del Puesto de Operador de Consola

Guías de Trabajo de Lenguaje y Comunicación

2353RESUMEN CV Dante Arturo Rodriguez

Detección Equipos que componen el Sistema de