Base de datos y aplicación para localización y análisis de incendios forestales (página 2)

Enviado por Yodesky Rodr�guez �lvarez

Partes: 1, 2

El principal problema para el análisis estadístico es la
existencia de la vieja base de
datos cuyos parámetros en su mayoría no
coinciden con los parámetros de la nueva base de
datos.
El primer reto es la transformación del sistema de codificación de la vieja base de
datos acorde a los nuevos requerimientos (Tabla
3).

Tabla
3. Equivalencia entre los códigos de la vieja y la
nueva base de datos

Base de datos anterior		Nueva base de datos
Formas de propagación de incendios (Entidad TipoDeIncendio)
Código	Descripción	Código	Descripción
1	Copa de los árboles	0	Copa de los árboles
2	Terrestre	1	Terrestre
3	Subterráneo	2	Subterráneo
Causas (Entidad CausaGeneral)
Código	Descripción	Código	Descripción
		0	Accidental
4	Rayos	1	Natural
2	Intencional	2	Intencional
3	Negligencia	3	Negligencia
1	Desconocido	4	Indeterminado
Origen (Entidad Municipio)
Código	Descripción	Código	Descripción
		1	San Juan y Martínez
5	Las Minas	2	Minas de Matahambre
6	Macurijes	3	Guane
		4	Mantua
3	Guanacahabibes	5	Sandino
7	Pinar del Río	6	Pinar del Río
2	Costa Sur	7	Consolación del Sur
		8	Los Palacios
		9	San Luis
1	Bahía Honda	10	Bahía Honda
		11	San Cristóbal
4	La Palma	12	La Palma
8	Viñales	13	Viñales
		14	Candelaria

El Segundo problema se origina por las causas y
orígenes de los incendios. De acuerdo a los nuevos
requerimientos cada incendio ocurre debido a una causa
específica. Sin embargo la base de datos anterior
asocia las causas generales como causas de
incendios.

Respecto al origen, de acuerdo a los nuevos
requerimientos una organización específica es
asignada como entidad donde el incendio comienza. Pero en
la base de datos vieja el origen de cada incendio es un
municipio.

Tanto los registros sobre incendios anteriores como
los nuevos se almacenan en la nueva base de datos. La
solución consistió en crear dos consultas
separadas para viejos y nuevos registros de incendios. La
consulta para registros anteriores une las entidades
IncendioAnterior, CausaGeneral y
Municipio. La consulta para nuevos registros une
las entidades IncendioNuevo,
CausaEspecifica y Organizacion.

Más tarde ambas consultas se combinan en
una consulta de unión. Surgen dos cuestiones para
hacer coincidir los campos de ambas consultas. Primero,
los campos para la causa y el origen no tienen el mismo
nombre. Segundo, la entidad IncendioNuevo tiene
muchos más campos de la entidad
IncendioAnterior.

El primer problema se resolvió asignando
el mismo nombre en los campos de causa y origen, es decir
renombrándolos en ambas consultas. El segundo
problema se resolvió agregando campos
vacíos en la consulta para incendios anteriores
que coincidieran con los campos existentes para los
nuevos incendios.

Estos campos fueron asignados a cero para tipos
numéricos y etiquetados como "No registrado" para
tipos alfanuméricos.

Una vez que la consulta de unión
está creada, es posible combinar parámetros
para construir una consulta de tabla de referencias
cruzadas. Se tienen que definir tres elementos: los
parámetros por filas, por columnas y por valores. La Tabla 4 muestra las listas de parámetros
que se pueden escoger por filas, columnas y valores, y
sus descripciones.

Tabla
4. Parámetros para construir consultas de tablas
de referencias cruzadas

Parámetros para filas y columnas	Descripción
Originen	Organización o municipio donde el incendio comienza
Detección	Vías posibles de detección
Causas	Causa general o específica
Año de comienzo	Año de la fecha de comienzo
Mes de comienzo	Mes de la fecha de comienzo
Día de la semana de comienzo	Semana de la semana de la fecha de comienzo
Hora de comienzo	Número de la hora de comienzo
Tiempo de detección	Diferencia entre fechas de detección y comienzo
Tiempo de control	Diferencia entre fechas de control y comienzo
Tiempo de duración	Diferencia entre fechas de extinción y comienzo
Índice de peligro	Índice de peligro
Parámetros para valores	Descripción
Número de incendios	Número de incendios
Pérdidas por reforestación	Suma de pérdidas por reforestación
Pérdidas en madera talada	Suma de pérdidas en madera talada
Pérdidas en madera en pie	Suma de pérdidas en madera en pie
Pérdidas en productos no madereros	Suma de pérdidas en productos no madereros
Pérdidas por extinción	Suma de pérdidas por extinción
Pérdidas indirectas	Suma de pérdidas indirectas
Pérdidas totales	Suma de pérdidas totales

La Figura 9 muestra el formulario donde estos
parámetros se establecen. Hay tres controles de
lista para escoger parámetros cuyos valores se
agrupan por filas (Fila), columna (Columna) e
intercepción de filas y columnas (Valor).

Además, se puede establecer filtros por
fechas. Al hacer clic en "Mostrar" se construye la
consulta cruzando las referencias y se escriben los
resultados en una tabla. Entre paréntesis se
especifica sí las causas son generales o
específicas y sí los orígenes son
municipios u organizaciones, lo que ayuda diferenciar
los incendios registrados antes y después de
2000.

Los campos que no aplican para los incendios
antes de 2000 tienen el rótulo "No
registrado".

Figura
9. Formulario para realizar análisis
estadísticos

Análisis
estadístico
Los análisis espaciales se centran en una
simulación para determinar la
extensión del área que se puede observar
desde un conjunto de torres de observación distribuidas a lo largo
del territorio. Los análisis de visibilidad
permiten realizar este tipo de simulación. Este
análisis requiere un mapa de puntos de
elevación. Los datos disponibles consisten en
mapas
de líneas de contorno a intervalos de 40 metros.
El mapa tiene que ser transformado para obtener un MDT.
También es necesario un mapa de rasgos de puntos
con los puntos de observación. La visibilidad se
calcula a partir de estos puntos.
El MDT tiene que cubrir el área
considerada con propósitos de vigilancia. Las
torres son los puntos de observación. El programa le permite al usuario colocar
tantas torres como desee.
1. Construyendo
  el MDT
2. El MDT se construye como un mapa TIN, usando
  herramientas de análisis 3D
  (Figura 10). El mapa de líneas de contorno se
  usa como capa de entrada. La calidad de los datos no es
  óptima para este valor de intervalo de
  contornos. Sin embargo los mapas se pueden cambiar
  por otros más precisos cuando estén
  disponibles sin que afecte el funcionamiento de la
  aplicación.
  Figura 10. TIN construido
  a partir del mapa de líneas de
  contorno
  Al usuario se le permite colocar torres
  sobre el mapa. Estas torres se añaden como
  rasgos de puntos. Para cada torre se registra su
  altura y la distancia máxima visible. Los
  valores de las alturas se almacenan en un campo
  llamado "OFFSETA" dentro de la clase de rasgos. Las distancias
  máximas visibles se almacenan dentro de un
  campo llamado "RADIUS2". ArcMap usa ambos campos
  durante la realización de los
  análisis.
  Como superficie de entrada se usa el TIN y
  la clase de rasgos Torres como puntos de
  observación. Como resultado se crea un mapa
  raster. Las áreas visibles y no visibles se
  determinan teniendo en cuenta las alturas y
  distancias máximas visibles de cada torre. Las
  áreas se representan con colores diferentes (Figura
  11).
3. Colocación de las
  torres
4. Interpretación de
  resultados
El mapa raster tiene una tabla asociada. A la
tabla se accede para contar cuantas celdas caen en
áreas visibles. La relación entre el
número de celdas visibles y el total de celdas del
mapa da el porcentaje de área visible. La
diferencia entre 100 y este porcentaje resulta en el por
ciento de área no visible.
El usuario puede colocar remover torres y
ejecutar el análisis una y otra ves. El documento
ArcMap puede almacenar tantos mapas raster como se desee
para evaluar los resultados bajo diferentes combinaciones
de conjuntos de torres. Esto permite escoger
la combinación óptima que es el menor
número de torres, de menor altura, que cubren la
mayor área posible. Las razones son el costo
económico de las torres y los pagos que es
necesario hacer al personal de vigilancia.
Figura
11. Resultado del análisis de
visibilidad
Análisis
espaciales
Alcance del
análisis descrito

Respecto a los análisis estadísticos
la aplicación desarrollada va más allá
de las consultas existentes en la base de datos anterior. Las
consultas anteriores cubren una lista de análisis
predefinidos para los registros de antiguos incendios. No
incluye la posibilidad de varias los parámetros de
filas, columnas y valores en las consultas. En este sentido
la nueva aplicación aporta una ventaja
importante.

Actualmente los análisis espaciales no se
usan por la Oficina
Nacional. La planificación de la colocación
de las torres se realiza sobre criterios empíricos. La
relocalización de las torres no ocurre con mucha
frecuencia.

Solo cuando un área es talada y su
importancia decrece o cuando como resultado del crecimiento
del bosque incrementa sustancialmente su valor
económico. Como sea, la selección de los lugares de
colocación influye en la efectividad de la vigilancia.
Además, el movimiento
de torres implica un costo económico.

Una herramienta capaz de ayudar en la
búsqueda de los lugares convenientes contribuye a
mejorar la efectividad de la actividad y a reducir sus
costos.

El presente trabajo tiene dos salidas, una geodatabase
y una aplicación. El mayor esfuerzo se
realizó para diseñar la geodatabase por que
cada proceso que se desarrolle en el futuro
tendrá que usar esta base de datos. La geodatabase
abarca todo el entorno de la actividad de control y
prevención de incendios
forestales en cuba.
En este sentido satisface las necesidades
actuales de registro de datos a diferentes niveles de
la Oficina Nacional de Guardabosques. Se
diseñó usando conceptos objeto-relacionales
para conseguir una estructura
de datos óptima. Fue implementada en el
entorno de Microsoft
Access para garantizar la consistencia de los
datos.
La aplicación desarrollada está
separada en dos módulos. Una parte como
aplicación independiente y la otra como un
documento ArcMap personalizado. La aplicación se
centra en operaciones de recuperación y
actualización en la base de datos.
Los análisis estadísticos se
incluyen con el propósito de estudiar la conducta de los incendios relacionando
parámetros temáticos. Los análisis
espaciales ayudan en la planificación de la
relocalización de torres con propósitos de
observación.
La geodatabase y ambas aplicaciones convienen
para la actividad de control y prevención de
incendios forestales y se pueden introducir
inmediatamente en los niveles nacionales y regionales
para apoyar procesos de toma de
decisiones.
Condición
para el presente trabajo
Desarrollos
futuros

Conclusiones

Los incendios forestales se pueden estudiar desde el
punto de vista estático o dinámico. En ambos casos
su distribución espacial y sus datos
temáticos son necesarios.

El primer aspecto es útil para realizar pronósticos. Tiene impacto en la
planificación de la vigilancia y de la distribución
del personal y el equipamiento de combate contra el fuego. En
este sentido son aplicables modelos
matemáticos estáticos diseñados a
propósito. Los análisis estadísticos se
pueden ampliar en el estudio de la conducta del fuego y extender
a otras áreas como los análisis de
costos.

El segundo aspecto tiene que ver con el seguimiento del
evento en tiempo real.
La determinación de rutas de acceso a las áreas
afectadas, la dirección de evacuación de personas
y bienes, la
distribución de los recursos para el
combate al fuego, etcétera; en condiciones cambiantes.
Esto supone desarrollar modelos dinámicos que incluyen
análisis de redes.

La principal contribución de este trabajo es la
base de datos desarrollada, a partir de la cual se puede
recuperar información para desarrollos futuros. En
segundo lugar, la forma en que la aplicación maneja los
datos permite suplantar los datos existentes con datos de mayor
calidad, mapas principalmente, sin realizar cambios
internos.

Bibliografía

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Mark Harman, 2003.

http://gis.lancs.ac.uk/docs/mifshape8.doc.
Gemma Davies, 2002.

http://www.creangel.com/uml/intro.html

Apéndice A

Tarjetas de objetos

Para ver el contenido de
este apéndice seleccionar "Descargar" del menú
superior

Apéndice
B

Cálculo de las
pérdidas

La metodología para calcular pérdidas
responde a las instrucciones para llenar los reportes de
incendios forestales. La Oficina Nacional de Guardabosques
publicó los documentos en el
año 2000.

Pérdidas Directas (D)

P_Rf = Pt_Rf + Pp_Rf + Po_Rf + Ac_Rf + Ts_Rf +
Tp_Rf
Donde:
Pt_Rf Costo de preparación de la
tierra
Pp_Rf Costo de
producción posturas
Po_Rf Costo de plantación
Ac_Rf Costo de atenciones culturales
Ts_Rf Costo de tratamientos
silviculturales
Tp_Rf Costo de trabajos de
protección
Pérdidas por Reforestación (P_Rf)
P_Mt = (V_Mt * Pv_Mt) – (V1_Mt * Pv1_Mt)
Donde:
V_Mt Volumen total
de madera talada lista para vender
Pv_Mt Precio
estimado de madera talada lista para vender
V1_Mt Volumen total de madera talada que se puede
recuperar para vender
Pv1_Mt Nuevo precio de madera talada que se puede
recuperar para vender
Pérdidas en madera talada (P_Mt)
P_Mp = ((Va_Mp * Pva_Mp) – (Va1_Mp * Pva1_Mp)) +
((Vb_Mp * Pvb_Mp) – (Vb1_Mp * Pvb1_Mp)) + ((Vc_Mp * Pvc_Mp) –
(Vc1_Mp * Pvc1_Mp))
Donde:
Va_Mp Volumen total de madera en pie clase "A"
antes del incendio
Pva_Mp Precio estimado de madera en pie clase "A"
antes del incendio
Va1_Mp Volumen total de madera en pie clase "A"
recuperable para vender
Pva1_Mp Nuevo precio para madera en pie clase "A"
recuperable para vender
Vb_Mp Volumen total de madera en pie clase "B"
antes del incendio
Pvb_Mp Precio estimado de madera en pie clase "B"
antes del incendio
Vb1_Mp Volumen total de madera en pie clase "B"
recuperable para vender Pvb1_Mp Nuevo precio para madera en
pie clase "B" recuperable para vender
Vc_Mp Volumen total de madera en pie clase "C"
antes del incendio
Pvc_Mp Precio estimado de madera en pie clase "C"
antes del incendio
Vc1_Mp Volumen total de madera en pie clase "C"
recuperable para vender
Pvc1_Mp Nuevo precio para madera en pie clase "C"
recuperable para vender
Pérdidas en madera en pie (P_Mp)
P_Nm = (Vr_Nm * Pvr_Nm) + (Cs_Nm *
Pvs_Nm)
Donde:
Vr_Nm Volumen de resina perdida
Pvr_Nm Precio estimado de la resina
Cs_Nm Número de semillas de árboles
perdidas
Pvs_Nm Precio estimado de las semillas de
árboles
Pérdidas en productos no madereros
(P_Nm)
Pérdidas por extinción
(P_Pe)

P_Pe = (Sj_Pe * Nj_Pe * Np_Pe) + Cc_Pe + Gal_Pe +
Gav_Pe

Donde:

Sj_Pe Salario diario
por cada participante en la extinción

Nj_Pe Número de días en la
extinción

Np_Pe Número de participantes en la
extinción

Cc_Pe Costos en combustible

Gal_Pe Costos en alimentación

Gav_Pe Costos en uso de la aviación

Resumiendo las pérdidas directas (D):

D = P_Rf + P_Mt + P_Mp + P_Nm + P_Pe

Pérdidas indirectas (I)

I = D * (t_Pi + p_Pi + e_Pi + r_Pi + d_Pi) /
5

Donde:

t_Pi Factor de propagación del
incendio

p_Pi Factor de la pendiente del terreno

e_Pi Factor de la estructura de
la vegetación

r_Pi Factor de tiempo de recuperación de la
cubierta vegetal

d_Pi Factor de por ciento de afectación a la
cubierta vegetal

Tabla para la determinación de los factores (F =
Factor)

t		T		e		r		D
Rango	F	Rango	F	Categoría	F	Rango	F	Rango	F
– 10 ha	1	– 15 %	1	Ciénaga	1	Anual	1	– 25 %	1
10 a 50 ha	2	15 a 25 %	2	Arbustos	2	– 5 años	2	25 – 50 %	2
50 a 500 ha	5	25 a 35 %	5	Artificial	5	5 a 10 años	5	50 – 75 %	5
+ 500 ha	10	+ 35 %	10	Natural	10	+ 10 años	10	75 – 100 %	10