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CURSO DE ANÁLISIS DE DATOS ESPACIALES EJERCICIOS – CLASE 2 – ÁLGEBRA DE MAPAS E ANÁLISIS MULTICRITERIO El intento de ese ejercicio es iniciar el alumno en álgebra de mapas y de análisis multicriterio. con el SIG QGIS Para tal vamos realizar operaciones de álgebra de mapas con datos matriciales y vectoriales con el objetivo de preparar una base para la realización de un análisis multicriterio para la toma de decisiones. Para los usuarios más avanzados, se puede pasar directamente al paso 4. Datos espaciales de entrada Tipo de Capa Escala/ Tipo de Entrada dado Tamaño Pixel atributo Paso uso_vegetacion 1:100.000 Nominal 3 Vectorial geomorfologia 1:250.000 Nominal 3 geologia 1:250.000 Nominal 3 MDE_SRTM 30 metros Numérico 1 orientacion 30 metros Numérico 2 pendiente 30 metros Numérico 2 orientacion_clas 30 metros Ordinal 4 Matricial pendiente_clas 30 metros Ordinal 4 vegetacion_clas 30 metros Ordinal 4 geomorfologia_clas 30 metros Ordinal 4 geologia_clas 30 metros Ordinal 4 1. Generación de variables geomorfométricas a) Cálculo de pendiente en porcentaje -‐ Añadir la capa ráster MDE_SRTM -‐ Ráster -‐> Análisis -‐> MDT (modelos de terreno) -‐ Opciones (Figura abajo): Procesar bordes (incluye los pixels de borde), Modo Pendiente, Pendiente expresada en porcentaje, Escala = 1.0 (MDE ya está en la unidad de metros – Sistema UTM WGS-‐84 Zona 23S)
b) Cálculo de orientación -‐ Añadir la capa ráster MDE_SRTM -‐ Ráster -‐> Análisis -‐> MDT (modelos de terreno) -‐ Opciones (Figura abajo): Archivo de entrada: MDE_SRTM.tif, Archivo de salida: orientacion.tif, Procesar bordes (incluye los pixels de borde), Modo Orientácion, Devolver ángulo trigonométrico (en vez de azimut)
2. Reclasificación de las variables geomorfométricas Para la utilización en el Análisis multicriterio, las variables geomorfométricas continuas deben ser clasificadas para generación de un atributo ordinal que refleja el orden preferencial de la variable en función de la problemática a ser analizada (vulnerabilidad a erosión). 2.1) Reclasificación de la variable pendiente La variable pendiente puede ser clasificada según una relación directamente proporcional en relación a la vulnerabilidad a erosión (cuanto más grande la pendiente, más grande la vulnerabilidad a erosión). Las clases de pendiente pueden ser clasificadas conforme las formas de relieve, como la clasificación abajo.
a) La operación de reclasificación puede ser cumplida por el modulo SAGA localizado en Procesos -‐> Caja de Herramientas -‐> SAGA -‐> Grid – Tools -‐> Reclassify grid values
b) Opciones (Figura abajo): Grid: pendiente.tif, Method: [2] simple table, Lookup Table (clicar y editar), Reclasified grid: pendiente_clas.tif
2.2) Reclasificación de la variable orientación La variable orientación no puede ser clasificada según una relación directamente proporcional en relación a la vulnerabilidad a erosión (debido a ser un atributo escalar). Las clases de orientación pueden ser clasificadas conforme el conocimiento empírico del especialista. En el caso de la área de estudio que tenemos, la vulnerabilidad más grande está asociada a las pendientes orientadas a S, especialmente a SE, orientación preferencial de las frentes frías y lluvias más fuertes. Las cuadrantes SE van ser la clase 3, cuadrantes SW van ser la clase 2 y las otras cuadrantes serán la clase 1. a) Opciones (Figura abajo): Grid: orientacion.tif, Method: [2] simple table, Lookup Table (clicar y editar), Reclasified grid: orientacion _clas.tif
3. Ponderación de las variables vectoriales nominales/temáticas 3.1 Vamos comenzar con la capa de vegetación (vegetacion.shp): Uso y vegetación Peso de vulnerabilidad a erosión Agua 0 Bosque 1 Silvicultura 2 Vegetación secundaria 3 Pradera 4 -‐ Añadir las capas vectoriales (Codificación: latin 1, para mantener los acentos) -‐ click derecho en la capa vegetación y seleccione “Abrir tabla de atributos” -‐ Conmutar el modo edición -‐ Añadir una nueva columna (“Columna nueva”): Nombre: peso, Tipo: Número entero, Anchura: 1.
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Seleccionar los polígonos de Agua: Clicar en “Seleción de objetos espaciales por expresión”, poner la expresión "uso" = 'Água' y clicar en “Seleccionar”
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Seleccionar “Abrir calculadora de campos”. Opciones: “actualizar sólo 2 objetos seleccionados” , “Actualizar campo existente”, Seleccionar el campo “peso”, en “Expresión” poner el valor “0” y clicar en “OK”.
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Seleccionar los polígonos de Bosque: Clicar en “Seleción de objetos espaciales por expresión”, poner la expresión "uso" = 'Bosque' y clicar en “Seleccionar”
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Seleccionar “Abrir calculadora de campos”. Opciones: “actualizar sólo 24 objetos seleccionados” , “Actualizar campo existente”, Seleccionar el campo “peso”, en “Expresión” poner el valor “1” y clicar en “OK”.
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Continuar los mismos procedimientos para las clases restantes (Silvicultura, Vegetación secundaria y Pradera). Al fin haga un click en “Guardar edición” e en “Conmutar el modo edición”.
Continuar el procedimiento de ponderación para las capas de geomorfología y geología con los pesos vistos en las 2 Figuras siguientes:
3.2 Conversión de vector para raster Para hacer el análisis multicriterio es necesario datos de tipo matricial para el calculo de la combinación linear ponderada (cruzamiento de las variables). Esta operación requiere matrices con lo mismo sistema de proyección y lo mismo número de filas y columnas. Para eso, en QGIS se hacen 2 pasos: a) Exportación de una matriz ya existente Vamos hacer, inicialmente, la exportación de la capa raster creada en la reclasificación de la variable pendiente (podría ser orientación también). Para eso, haga un click con el botón derecho en la capa de y seleccione “Guardar como”, poniendo un nombre de salida como “vegetacion_clas.tif”
b) Conversión de polígono (vector) para matriz Seleccione Ráster -‐> Conversión -‐> Rasterizar (vectorial a raster) y procceder como en la Figura abajo:
4. Analisis multicriterio: Proceso Analítico Jerárquico (AHP) Para el análisis multicriterio hay un plugin llamado “Easy AHP” que debe ser instalado en “Complementos” -‐> “Administrar e instalar complementos”. Después de instalar, seleccione “Complementos” -‐> “Easy AHP” -‐> “Easy AHP”. El siguiente GUI aparece:
Seleccionando “Next” es iniciado el proceso de generación del análisis multicriterio que envuelve 2 pasos: 1. Elegir las matrices de entrada
2. Definición de los pesos a través de la definición de la jerarquía entre las variables anteriormente procesadas, basadas en la comparación pareada entre los factores. Ese es un ejercicio subjetivo que es basado en el conocimiento empírico y teórico del especialista o de grupos multidisciplinares. Un ejemplo son los pesos abajo que necesitan de revisión por el CR = 0,109 (CR >0.1)
La matriz pareada abajo está con CR = 0.042 (abajo de 0.1). Puedes añadir la tabla en “Load Table”, seleccionando el archivo “tabla_AHP.csv”.
3. Cálculo de la combinación linear ponderada.
Capa Peso Orientación 0.031 Geología 0.058 Geomorfología 0.176 Vegetación 0.367 Pendiente 0.367 Observación: Lo mismo cálculo puede ser hecho a través de Ráster -‐> Calculadora Ráster como en la figura abajo.
Preguntas: a) Comente el producto de análisis multicriterio generado, el fue sensible a la vulnerabilidad a erosión (adecuado a la realidad)? b) Hay diferencias (valores mínimos y máximos, visualización de los resultados, etc.) entre el AHP calculado por Easy AHP y por la calculadora raster? c) Si existen las diferencias, cual de los dos productos te parece mejor o más detallado? Desafío: Hacer un AHP para la misma área de estudio con las 5 variables utilizadas o menos (al menos 3variables) para otra problemática elegida por ustedes (ejemplos: potencialidad de implantación de hoteles rurales, balnearios, reservas ambientales. Pueden elegir otra área de estudio y otros datos espaciales. Para tal, hay que: a) definir nuevos pesos a las diferentes clases de las variables (Paso 2), cambiando las tablas de recodificación – Lookup Tables) de acuerdo con la significación de cada clase para su problema elegido (entrada de datos: las matrices ya clasificadas usadas en paso 4); b) hacer el procedimiento de AHP
(Paso 4) cambiando la matriz pareada de variables y calculando con los nuevos pesos.