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CURSO DE DOCTORADO. ANLISIS TERRITORIAL.
PLANIFICACIN DE USOS DEL SUELO
2
NDICE
1. Necesidad de planificacin _______________________________________ 4
2. Metodologas de planificacin ____________________________________ 7
2.1. Evaluacin de tierras _________________________________________________ 8
2.2. Asignacin de usos del suelo ________________________________________ 25 2.2.1 Sistemas expertos ______________________________________________________ 30 2.2.2. Modelos matemticos _________________________________________________ 31
2.2.2.1. Evaluacin multicriterio ____________________________________________ 31 2.2.2.2. Programacin matemtica ________________________________________ 43
2.2.2.2.1. Tcnicas generadoras _________________________________________ 44 2.2.2.2.2. Tcnicas con asignacin a priori de preferencias ______________ 46 2.2.2.2.3. Articulacin progresiva de preferencias: mtodos interactivos ___ 47 2.2.2.2.4. Aplicacin de la programacin matemtica a la planificacin
territorial _______________________________________________________________ 49 2.2.2.3. Modelos de simulacin y optimizacin espacial _____________________ 62
2.2.2.3.1. Modelos de optimizacin ______________________________________ 62 2.2.2.3.2. Modelos de simulacin ________________________________________ 72
3. Sistemas de Ayuda a la Decisin Espacial _________________________ 75
3.1. Herramientas de los SIG estndar aplicables a la planificacin de usos
del suelo _______________________________________________________________ 77
3.2. Sistemas de Ayuda a la Planificacin ________________________________ 81
4. Referencias bibliogrficas ________________________________________ 95
3
NDICE DE TABLAS
Tabla 1. Propiedades de las categoras de suelos propuestas por Calvo et al.
(1992) ____________________________________________________________________ 24
Tabla 2. Caractersticas generales de los principales sistemas de evaluacin de
tierras ____________________________________________________________________ 26
Tabla 3. Caractersticas principales de 31 modelos de planificacin del uso del
suelo _____________________________________________________________________ 28
NDICE DE FIGURAS
Figura 1. Estado del planeamiento en los municipios de Galicia ______________ 6
Figura 2. Etapas principales del esquema FAO ______________________________ 14
Figura 3. Clasificacin de las tcnicas de evaluacin multicriterio (Barredo,
1996) _____________________________________________________________________ 33
Figura 4. Operadores de cruce y mutacin en un algoritmo gentico para la
asignacin espacial de usos del suelo ______________________________________ 69
Figura 5. Modelo para la asignacin multiobjetivo de tierras (Eastman et al.,
1998) _____________________________________________________________________ 79
Figura 6. rbol de criterios en el mdulo SMCE para encontrar la localizacin
ms adecuada para un vertedero (Sharifi y Hertzios, 2003) __________________ 80
Figura 7. Visualizacin de un escenario de asignacin de usos del suelo en
WhatIf ____________________________________________________________________ 82
Figura 8. Escenario de uso del suelo diseado en CommunityViz _____________ 83
Figura 9. Captura de pantalla de LADSS que muestra los mdulos SIG, editor de
capas de suelos, figuras y grficos de explotaciones ________________________ 85
Figura 10. Simulacin de la expansin urbana con SLEUTH ___________________ 86
Figura 11. Interfaz de AEZWIN ______________________________________________ 88
Figura 12. Interfaz y ejemplo de modelizacin con LUCAS ___________________ 90
4
1. Necesidad de planificacin
La tierra es utilizada con muchos fines, los cuales en alguna ocasin son
compatibles pero en la mayor parte de los casos son conflictivos, es decir, no
pueden localizarse simultneamente en la misma unidad de tierra. Esto origina
la competencia entre diferentes usos del suelo conflictivos como agricultura,
minera, produccin forestal, conservacin. Esta toma de decisiones sobre los
usos del suelo es ms acuciante en las sociedades modernas, donde el
incremento de la presin demogrfica y una economa mixta conllevan una
mayor competencia entre los usos (Verheye, 1997). Adems, esta planificacin
de usos del suelo es vital para el desarrollo de sistemas rurales sostenibles (Van
Lier, 1998). La finalidad de la planificacin del uso del suelo es hacer el mejor
uso posible de los recursos naturales, valorando las necesidades y la
capacidad de la tierra para satisfacerlas, identificando y resolviendo conflictos
entre usos competitivos y buscando soluciones sostenibles. Gmez Orea (1994)
establece como objetivo de la ordenacin del territorio la organizacin
coherente, entre s y con el medio, de las actividades en el espacio, de
acuerdo con un criterio de eficiencia. En FAO (1993) se identifican tres
objetivos para la panificacin de usos del suelo; eficiencia, aceptabilidad y
sostenibilidad. La eficiencia se consigue asignando los diferentes usos a las
tierras que producirn los mayores beneficios con el menor coste. La
aceptabilidad consiste en que el uso del suelo debe ser socialmente
aceptado. La sostenibilidad del uso del suelo implica satisfacer las necesidades
actuales y al mismo tiempo conservar los recursos para las generaciones
futuras.
El planeamiento y la ordenacin de usos del territorio han estado
tradicionalmente centrados en el suelo urbano, para el cual se han
desarrollado modelos, mtodos y trabajos de investigacin desde diversas
disciplinas. La ordenacin del espacio rural, sin embargo, slo ha sido
considerada parcialmente y siempre con el objetivo ltimo de incrementar la
produccin primaria. Sin embargo, los rpidos cambios que est
experimentando el suelo rstico (la reduccin de la actividad agraria, los
procesos de urbanizacin difusa, la desaparicin del paisaje cultural, la
aparicin de nuevas funciones del territorio como las reas recreativas o de
5
conservacin, etc.) exigen la aplicacin, no slo de normas reguladoras de los
usos, sino de planes e iniciativas concretas que definan el nuevo papel de los
distintos espacios. Se est produciendo una liberacin del suelo rural de sus
usos tradicionales, generndose oportunidades para la introduccin de
nuevos usos o actividades. Esto exige una gestin activa del suelo que permita
una evolucin ordenada del medio rural y demanda herramientas y mtodos
para la ayuda a la toma de decisiones sobre el uso del suelo.
En el contexto gallego esta necesidad aparece reflejada en la
Estrategia Gallega para el Desarrollo Rural (Consellera de Economa, 2000), en
la cual se propone la elaboracin y aplicacin de Planes de Ordenacin de
Usos del Espacio Rural en Galicia, entendiendo stos como ejes de accin
prioritarios para el desarrollo rural. En esta lnea el Parlamento gallego aprob
en 2002 una iniciativa en la que instaba a la Xunta de Galicia a presentar un
proyecto de medidas legislativas para la ordenacin del uso de las tierras
agrarias, al considerar este tema uno de los problemas fundamentales del
campo gallego. En diciembre de este mismo ao se aprob la Ley 9/2002, de
30 de diciembre, de Ordenacin Urbanstica y Proteccin del Medio Rural de
Galicia modificada por la Ley 15/2004, de 29 de diciembre, de Ordenacin
Urbanstica y Proteccin del Medio Rural de Galicia, cuyos objetivos incluyen,
entre otros, la preservacin del medio fsico de Galicia y la armonizacin de la
ordenacin y conservacin de los recursos naturales y paisajsticos con el
mantenimiento, diversificacin y desarrollo sostenible del territorio. Sin
embargo, hasta el momento, tan slo 28 de los 316 municipios de Galicia
poseen un Plan General de Ordenacin Municipal aprobado segn esta ley
(fig. 1). Del mismo modo, la nueva ley de concentracin parcelaria de Galicia
obliga a la elaboracin de planes de ordenacin de usos en las zonas
concentradas. La Xunta de Galicia, en su documento de discusin Hipteses
de Modelo Territorial (Direccin Xeral de Urbanismo, documento no publicado)
promueve una gestin activa del suelo con planes que definan el nuevo papel
de los distintos espacios. Esta orientacin de los procesos de cambio en el
suelo rstico es tambin una de las tareas ms importantes contempladas en
el Avance de las Directrices de Ordenacin del Territorio de Galicia. A nivel
europeo, la Comisin Europea public la European Spatial Development
6
Perspective que anima a los estados miembros a adoptar polticas, programas
y planes de ordenacin territorial con una mencin especfica al suelo rural.
Fecha plan N municipios Poblacin 2002
Posterior 2002 28 306.0311998-2002 51 659.5181985-1997 140 1.384.998Anterior 1985 31 188.674No tienen 65 198.149
En tramitacin 88 980.043
Figura 1. Estado del planeamiento en los municipios de Galicia
Estas polticas pblicas pretenden gestionar los riesgos y oportunidades
derivados de los cambios econmicos, demogrficos y sociales que est
experimentando el espacio rural, donde se localizan recursos naturales
esenciales (agua, suelo, paisaje, produccin primaria, etc.) que pueden verse
afectados por estos procesos.
Segn Bani (2003) la planificacin tiene dos aspectos: el poltico y el
tcnico. El proceso poltico establece los objetivos del plan y arbitra entre
intereses contrapuestos. La parte tcnica, que es la que se expone en este
documento, asegura que el plan sea viable y debe incluir el conocimiento de
los especialistas en produccin agrcola, economistas y dems expertos. Pease
7
(1990) concluye que el anlisis tcnico debe ser separado de las
consideraciones polticas. El papel de los tcnicos en la planificacin de usos
es la generacin de un espacio de posibles soluciones a partir de la
informacin de la evaluacin fsica, ambiental, econmica y social de la tierra,
definiendo diferentes escenarios de utilizacin del suelo. Los escenarios
actuales y potenciales son generados y evaluados como parte del proceso de
toma de decisiones y del desarrollo de polticas de ordenacin del territorio.
Estos escenarios cumplen una doble funcin; ayudar a reunir y ensamblar
piezas individuales de informacin de forma que presenten las relaciones
causales entre las alternativas y sus consecuencias, y ensanchar el rango de
alternativas consideradas eliminando juicios prematuros (Xiang y Clarke, 2003).
Para mostrar al pblico los diferentes escenarios de planificacin pueden
utilizarse mapas de usos ptimos del suelo con el fin de negociar un plan final
de uso del suelo que integre la mayora de los intereses sociales con la
conservacin de los recursos naturales (Spinney, 1999).
Actualmente, en el diseo de modelos de planificacin de usos del
suelo los Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG) estn adquiriendo una
importancia creciente. La aparicin de los SIG abri el proceso de anlisis del
uso del suelo, antes restringido a los profesionales, a la poblacin. Estos
sistemas ofrecen la posibilidad a los ciudadanos de presentar sus propias
alternativas, tomando los datos pblicamente disponibles y analizndolos con
el SIG (Jacobs, 2000). Esto tambin se ha visto favorecido por el hecho de que
los datos espaciales requeridos por estos programas estn cada vez ms al
alcance de cualquier usuario a un coste aceptable. Sin embargo, en la
prctica los modelos de planificacin aplicados mediante tecnologa SIG en
la elaboracin de planes reales de ordenacin suelen reducirse a la
superposicin de factores, por ello se est trabajando e investigando para
proponer otras tcnicas ms desarrolladas, que aprovechen toda la
capacidad de anlisis espacial de los SIG.
2. Metodologas de planificacin
En A framework for land evaluation (1976) se enumeran como
principales etapas en un proceso de planificacin del uso de tierras las
8
siguientes: i) reconocimiento de la necesidad de un cambio, ii) identificacin
de los objetivos, iii) formulacin de propuestas que suponen otros posibles usos
de la tierra y reconocimiento de sus exigencias principales, iv) reconocimiento
y demarcacin de los diferentes tipos de tierras presentes en la zona, v)
comparacin y evaluacin de cada tipo de tierra para los distintos usos, vi)
seleccin de un uso preferido para cada tipo de tierra, vii) diseo de proyectos
u otros anlisis detallados de una serie seleccionada de alternativas para
distintas partes de la zona, viii) decisin de puesta en prctica, ix) puesta en
prctica, y x) vigilancia de las operaciones. En este documento se han
considerado dos etapas para la definicin de un modelo de ordenacin de
usos del suelo: una primera, la evaluacin de tierras, en la que se evala la
aptitud de la tierra para los usos considerados, y una segunda, asignacin de
usos del suelo, en la cual, partiendo de los resultados de la etapa anterior, se
resuelve la asignacin ptima de usos a las unidades de tierra. La evaluacin
de tierras comprende la tercera, cuarta y quinta etapa del proceso de
planificacin descrito por la FAO (1976), mientras que la sexta etapa de este
esquema se corresponde con la asignacin de usos del suelo.
Entre ambas etapas existe, en muchos casos, superposicin y/o
dependencia. Esto es debido a que, en ocasiones, los mtodos empleados
integran en cierta medida ambas fases o bien los mapas de aptitud para usos
especficos, resultantes de la evaluacin de tierras, son usados directamente
por los planificadores para la toma de decisiones. Del mismo modo, los
mtodos de seleccin de la localizacin ms apropiada para una actividad,
incluidos en la segunda etapa, pueden ser considerados tambin como
mtodos de evaluacin de la aptitud de la tierra.
2.1. Evaluacin de tierras
La evaluacin de tierras consiste en la determinacin del grado de
satisfaccin de los requerimientos de cada tipo de uso o actividad
proporcionado por el suelo. La determinacin de la aptitud, definida por un
uso y una unidad territorial, constituye la base para la posterior planificacin y
gestin del conjunto de usos en la totalidad del territorio.
9
Desde 1950 la evaluacin de tierras evoluciona hacia valoraciones ms
especficas y cuantificadas, con una mayor repercusin de los factores no
edafolgicos (Van Diepen et al., 1991). Sin embargo, a lo largo de los aos no
se ha producido una evolucin de las metodologas en una nica direccin
sino que se han venido utilizando conjuntamente procedimientos modernos
con otros ms convencionales, siendo ampliamente aplicados en la
actualidad modelos, como la clasificacin de la Capacidad de la Tierra del
USDA (Land Capability Classification) diseados hace ms de cuarenta aos
(Klingebiel y Montgomery, 1961). Este sistema es uno de los ms utilizados,
incluso en la actualidad, en todo el mundo y ha sido adaptado a las
condiciones particulares de numerosos pases (p. ej. Condon, 1968; McCormak,
1971). En Espaa se ha utilizado para la elaboracin de los mapas de clases
agrolgicas (Ministerio de Agricultura, 1974). El principal inconveniente de este
mtodo radica en la necesidad de una informacin sobre suelos muy
detallada, que incluya caractersticas y cualidades del suelo tales como
profundidad, textura, pendiente y erosin, para obtener resultados ptimos.
Adems este sistema determina la capacidad de la tierra, no la aptitud. La
diferencia entre ambas (aptitud y capacidad) se basa en que la capacidad
de la tierra incluye todos los usos del suelo, en este caso los usos agrarios,
mientras que la aptitud se refiere a un uso especfico del suelo (Dent y Young,
1981). Por otra parte, este mtodo de evaluacin est orientado a la
conservacin del suelo, sobre todo a evitar la erosin, e ignora los factores
econmicos, no tiene en cuenta cuestiones como la distancia a mercados,
infraestructuras viarias, etc. Con este mtodo las unidades de tierra se
clasifican en:
Clases de I a VIII (cultivo muy intenso (I), cultivo intenso (I-II), cultivo
moderadamente intenso (I-III), cultivo limitado (I-IV), pasto intenso (I-V),
pasto moderado (I-VI), pasto limitado (I-VII), forestal (I-VII), fauna (I-VIII)).
Tienen un potencial productivo similar, nivel de manejo igual y prcticas de
conservacin parecidas.
Subclases indican las limitaciones dominantes. Las cuatro clases de
limitaciones establecidas en la clasificacin original (Klingebiel y
Montgomery, 1961) son: e erosin, w encharcamiento o drenaje, s
desarrollo radicular, c limitaciones climticas.
10
Unidades son un grupo de suelos con condiciones de aptitud semejantes
para el crecimiento de las plantas y con los mismos requerimientos de
manejo.
Se trata de una clasificacin por asignacin directa: el evaluador coloca la
unidad en una clase de acuerdo con la descripcin de la clase o bien
mediante la asignacin por tablas. Generalmente la clasificacin de los suelos
se basa en sus limitaciones edficas y climticas actuales, pero se
considerarn las condiciones bajo mejoras si estas son econmicamente
viables.
De esta misma poca es otro sistema de clasificacin destinado a la
evaluacin de un solo tipo de utilizacin del suelo, en concreto, a la
determinacin de la aptitud de los suelos para su puesta en regado, pero que
por su amplia difusin es necesario citar. Se trata de la Clasificacin de las
Tierras para regado del USBR (USBR Land Classification for Irrigated Land Use),
creada en los aos 50. Este sistema determina seis clases de suelos tomando
como criterio la capacidad de pago de la tierra, es decir, el dinero que
proporciona al agricultor para pagar los costes del riego (Boixadera y Porta,
1991). Para ello se requiere informacin sobre los costes de desarrollo,
funcionamiento y mantenimiento de un proyecto de regado concreto,
adems de los datos de suelo, drenaje y topografa en los que se basa la
determinacin de la capacidad de pago.
Otro mtodo ms simple es la interpretacin directa de los suelos para
la evaluacin de su productividad (Soil Survey Interpretation for Productivity
Assessment), que consiste en valorar la aptitud de las distintas unidades de un
mapa de suelos mediante tablas interpretativas construidas para cada uso
(U.S. Department of Agriculture, 2002).
Desde los aos 30 (Storie, 1933) se comenzaron a aplicar modelos
matemticos para determinar la capacidad productiva de los suelos y
predecir el rendimiento de los cultivos, son los llamados ndices paramtricos,
en los cuales se combinan factores numricos sencillos para obtener un valor
numrico final que representa la aptitud global del suelo. Entre ellos destaca el
ndice de Storie (Storie, 1970), adaptado en numerosas ocasiones. Otros ndices
que miden la productividad son el mtodo Riquier-Bramao (Boixadera y Porta,
1991; Garrido, 1994), que calcula la productividad potencial como un
11
porcentaje del rendimiento ptimo, y el ndice de productividad (Pierce et al.,
1983), orientado a la identificacin de los suelos ms susceptibles a la erosin.
Estos modelos evalan la aptitud general de los suelos, es decir, la
productividad para la mayora de los cultivos, contrariamente a la tendencia
actual de evaluacin de la aptitud relativa, esto es, la productividad para
determinados cultivos.
El ndice de Storie, uno de los ms ampliamente utilizados, se obtiene
multiplicando las calificaciones del suelo para 4 factores, lo cual permite que
cualquiera de ellos domine la calificacin final.
Factor A Perfil del suelo.
Factor B Superficie del suelo (textura, consistencia, porosidad,
permeabilidad, etc).
Factor C Pendiente.
Factor X Calificacin de otras condiciones que el hombre puede
modificar; drenaje, contenido de lcali o sal, nutrientes, acidez, erosin,
microrrelieve.
Estas puntuaciones se combinan mediante la siguiente ecuacin:
ndice de Storie = A B C X En funcin de este ndice se evala la capacidad de la tierra, estableciendo
seis clases: 1, 2 y 3 para fines agrcolas, 4 para uso agrcola muy limitado, 5
para pastos y 6 sin uso.
El ndice de tierra (Land Index) es un ndice multiplicativo, obtenido a
partir de un nmero indefinido de factores correspondientes a caractersticas o
cualidades de la tierra (Rossiter, 1994). )1(
1 100q
iq
i RLI
donde Ri es la puntuacin del factor i y q es el nmero de factores. Los
factores son divididos en importantes, valorados de 20 a 100, y menos
importantes, puntuados entre 80 y 100. Este ndice asume interacciones
sinrgicas entre los factores y conlleva una propagacin del error.
El sistema de Riquier-Bramao mide la productividad potencial del suelo
a travs de un ndice de productividad que refleja la produccin de un cultivo
como porcentaje respecto al rendimiento ptimo de ese cultivo colocado
sobre el mejor suelo, calculado segn la ecuacin:
MAOSNTPDHIP /
12
donde H es la humedad, D es el drenaje, P es la profundidad efectiva, T es la
textura-estructura, N es la saturacin de bases, S es la concentracin de sales
solubles, O es el contenido en materia orgnica, A es la capacidad de
intercambio catinico, M son los minerales de reserva e IP es el ndice de
productividad, que toma un valor entre 0 y 100, al igual que los restantes
factores.
El ndice de productividad (Pierce et al., 1983) consiste en un ndice
numrico que cuantifica la productividad de los suelos, diseado para la
identificacin de los suelos ms susceptibles a la erosin. Igual que en el caso
del ndice de tierra, se trata de un ndice multiplicativo que sigue la ecuacin:
r
iiii WFDCAIP
1)(
donde A es la capacidad de retencin de agua, C es la densidad
volumtrica, D es el pH, r es el nmero de horizontes del suelo dentro de la
zona de enraizamiento y WF es el factor de ponderacin que vara con la
profundidad, basndose en la distribucin de las races en un suelo ideal.
Estos ndices, a pesar de obtener unos resultados aparentemente
cuantificados, son mtodos de valoracin cualitativos (Van Diepen et al., 1991)
debido a que la seleccin, valoracin y ponderacin de los factores se realiza
por calificacin. A esto hay que aadir la dificultad de que los atributos
medidos sean igualmente significativos para todos los posibles usos y el hecho
de que consisten en una representacin matemtica esttica de un sistema
dinmico, lo cual da lugar a limitaciones en trminos de extrapolacin
espacial y temporal (Nix, 1968). Este ltimo inconveniente ha llevado al
desarrollo de los modelos dinmicos de simulacin.
Debido a las diferencias existentes entre los distintos sistemas de
evaluacin de tierras en cuanto a terminologa, propsito para el que fueron
diseados, caractersticas del suelo consideradas y procedimientos analticos,
en 1976 la FAO public el clebre A framework for land evaluation, que
permiti una estandarizacin de la metodologa y la terminologa. Este
esquema est presente en gran parte de las investigaciones actuales sobre
evaluacin y planificacin de los usos del suelo, y se ha convertido en la
principal referencia para la evaluacin de tierras (Van Diepen et al., 1991). Esta
metodologa no constituye un sistema de evaluacin sino que establece unas
13
directrices generales sobre las cuales se puede construir uno. Entre estos
conceptos bsicos fueron definidos los siguientes:
Un Tipo de Utilizacin de Tierras est formado por una serie de
especificaciones tcnicas expuestas en una forma fsica, econmica o social
dada (FAO, 1976).
Una Caracterstica de la Tierra es un atributo de sta que puede medirse o
estimarse (FAO, 1976).
Una Cualidad de la Tierra es un atributo complejo de sta que acta de
manera distintiva en su influencia sobre la adaptabilidad de la tierra para una
clase concreta de empleo. Las cualidades de la tierra pueden a veces
estimarse o medirse directamente, pero con frecuencia se describen por
medio de caractersticas de la tierra (FAO, 1976).
La distincin entre caractersticas y cualidades de la tierra es, en
numerosas ocasiones, confusa (Van Diepen et al., 1991), ya que las cualidades
de la tierra fueron desarrolladas con el propsito de sintetizar las propiedades
medibles de la tierra en factores de valoracin.
El procedimiento descrito por el esquema FAO consta de las etapas
reflejadas en la fig. 2. La etapa de estudios previos incluye la recopilacin de
informacin y la elaboracin de distintos estudios (p. ej. climticos o
edafolgicos), as como la planificacin de la evaluacin. La definicin de los
Tipos de Utilizacin de Tierras supone una descripcin detallada de los mismos
que incluye atributos biofsicos y de manejo (producto, prcticas de cultivo,
produccin media, maquinaria, inputs, tecnologa, ...) y atributos
socioeconmicos (orientacin comercial, intensidad de capital, intensidad de
mano de obra, conocimiento tcnico, infraestructuras,...). Del mismo modo, la
determinacin de los requerimientos de los Tipos de Utilizacin de Tierras se
basar en la revisin bibliogrfica y en la consulta a especialistas en cada uso
especfico. Simultneamente debe realizarse la definicin de las Unidades
Cartogrficas de Evaluacin y la descripcin de las Cualidades de la Tierra de
las mismas. La delimitacin de las unidades cartogrficas suele basarse en las
caractersticas de las tierras ms fcilmente cartografiables, frecuentemente el
tipo y morfologa de los suelos, la vegetacin y el clima, tambin se emplean a
menudo fotografas areas o imgenes satlite. El proceso central de este
esquema es la comparacin de las cualidades de la tierra de cada unidad
14
con los requerimientos de cada tipo de uso del suelo, que concluye en la
asignacin del nivel de aptitud provisional de cada unidad cartogrfica. Los
distintos procedimientos de comparacin son descritos ms detalladamente
en posteriores publicaciones (p. ej. FAO, 1985b)
Figura 2. Etapas principales del esquema FAO
El proceso de comparacin que tradicionalmente se ha usado en el
esquema FAO es la clasificacin booleana, en la cual la caracterstica de la
tierra con la menor puntuacin determina la clase de aptitud de la cualidad
de la tierra, y al mismo tiempo la clase de aptitud de la zona es definida por la
cualidad de la tierra ms desfavorable. Este enfoque supone una divisin
brusca de la superficie en las distintas clases de aptitud, que a su vez conlleva
una gran prdida de informacin (Burrough et al., 1992). Hall et al. (1992)
proponen un mtodo basado en la lgica de conjuntos borrosos (fuzzy logic),
segn el cual un rea se caracteriza por sus grados de pertenencia a las
distintas clases de aptitud. Este tipo de anlisis reduce la prdida de
informacin y proporciona resultados que contribuyen a una mayor
discriminacin entre zonas para la planificacin de los usos del suelo.
Este procedimiento consiste en medir la similitud entre un vector de rea
definido como ),...,,( 21 maaa donde )1( miai es el valor de la caracterstica de la tierra i de ese rea, y un vector representativo de cada clase j
),...,,( 11 jmjj donde ji es el valor de la caracterstica de la tierra i para los
Seleccin de los tipos de utilizacin de la tierra
Obtencin de los requerimientos de cada uso
Estudios previos
Estudios del medio fsico
Obtencin de las unidades cartogrficas de evaluacin de suelos
Definicin y medicin de las cualidades de la tierra para cada unidad
Comparacin
Anlisis socioeconmico Evaluacin ambiental
Asignacin de clases de aptitud
15
requerimientos de la clase de aptitud j. Esta similitud puede cuantificarse a
travs de la distancia Eucldea entre los dos vectores q , vector de rea, y c , vector representativo de la clase c:
2/1
1
2)(),(
m
iciicE qqd
La regla de clasificacin convencional, denominada particin dura del
espacio, asigna a cada rea la clase de aptitud a la que posee una menor
distancia:
ic ),,(),( si iEcE qdqdCq Esto supone una divisin brusca del espacio, tal que cada rea puede ser
asignada solamente a una clase de aptitud. El mtodo de particin borrosa
(fuzzy)del espacio permite asociar un rea a una pertenencia parcial a
diferentes clases. La funcin cf de pertenencia a la clase de aptitud c
(conjunto borroso) se define de la siguiente forma:
clases de nmero -
),(1
),(1
)(
1
p
qd
qdqf
p
i iE
cEc
El resultado final es un grado de pertenencia a cada clase de aptitud para un
rea determinada. Este resultado es menos sensible a errores en los datos ya
que cada caracterstica contribuye 1/m en el clculo de la distancia. Otras
aplicaciones de la teora de conjuntos borrosos para la combinacin de las
cualidades de la tierra en las clases de aptitud del esquema FAO han sido
llevadas a cabo por Tang et al. (1991) y Van Ranst et al. (1996). Triantafilis et al.
(2001) incorporaron al esquema FAO un sistema semi-cuantitativo para
obtener mapas de aptitud continuos.
Las clases de aptitud resultantes de la comparacin son las siguientes:
A1 (Altamente apta): tierras sin limitaciones para la aplicacin de un uso
determinado, o slo con leves limitaciones que no reducirn la produccin o
los beneficios.
A2 (Moderadamente apta): tierras con limitaciones moderadamente graves
para la aplicacin sostenible de un uso determinado, que reducirn la
productividad o aumentarn los insumos necesarios.
A3 (Marginalmente apta): tierras con limitaciones graves para la aplicacin
sostenida de un uso determinado, que reducirn la productividad o
16
incrementarn los insumos necesarios de modo que estos desembolsos
queden slo marginalmente justificados.
N1 (No apta actualmente): tierras con limitaciones que pueden ser vencidas
con el tiempo, pero que no pueden corregirse con los conocimientos
existentes actualmente.
N2 (No apta permanentemente): tierras con limitaciones tan graves que
impiden toda posibilidad de un uso sostenido y satisfactorio de la tierra.
Las subclases, designadas con letras minsculas, reflejan el tipo de limitaciones.
Una vez realizado el anlisis socioeconmico y la evaluacin ambiental se
obtiene la clasificacin final de la aptitud del suelo para cada uso. Entre los
resultados deben incluirse las medidas a adoptar para aumentar la
productividad y otras recomendaciones.
La publicacin A framework for land evaluation fue seguida en aos
sucesivos por la redaccin de una serie de guas que desarrollan las directrices
generales establecidas en el esquema FAO. Estas guas abordan ms en
profundidad el desarrollo de los procedimientos, los aspectos operacionales y
los detalles de la aplicacin del esquema FAO (FAO, 1983, 1985a, 1985b, 1993).
Este esquema ha servido de marco para numerosos estudios de
evaluacin de tierras, entre las aplicaciones desarrolladas en Espaa se
encuentran el sistema MicroLEIS, el mtodo del Valor ndice y la evaluacin de
la capacidad productiva de los suelos de Galicia. El sistema MicroLEIS fue
desarrollado por el CSIC para el anlisis de la evaluacin de los suelos (De la
Rosa et al., 1992). En este trabajo la evaluacin del suelo es considerada la
nica forma de detectar lmites ambientales y de sostenibilidad, determinando
si los requerimientos de un uso del suelo estn en concordancia con las
propiedades del mismo. Para ello se desarrollaron distintos procedimientos,
cualitativos y cuantitativos, con su software correspondiente. El mtodo del
Valor ndice (Boixadera y Porta, 1991) se basa en el esquema FAO para la
obtencin de un valor que posibilita la fijacin de una base impositiva a nivel
de parcela, en funcin del potencial productivo de la misma. Una vez
obtenido el nivel de aptitud para cada unidad cartogrfica de evaluacin, el
Valor ndice es calculado de acuerdo con la siguiente expresin
n
VNVI
n
i
1
17
donde VI es el Valor ndice, VN es el valor numrico de cada tipo de uso para
cada unidad y n es el nmero de usos considerados. Los valores numricos
adjudicados a los distintos niveles de aptitud fueron los siguientes: A1-100
puntos, A2 75 puntos, A3 50 puntos, N1 25 puntos y N2 0 puntos. En la
evaluacin de la capacidad productiva de los suelos de Galicia (Daz-Fierros y
Gil, 1984) se consideraron 8 cualidades de la tierra agrupadas en 5 categoras:
i) muy difcilmente modificables (mecanizacin, enraizamiento y riesgo de
erosin), ii) muy difcilmente modificables pero menos importantes
(disponibilidad de temperaturas tiles para el crecimiento), iii) admiten cierto
grado de mejora (disponibilidad de agua, posibilidad de laboreo), iv) grandes
posibilidades de mejora (disponibilidad de nutrientes) y v) limitantes
(toxicidades). Para la designacin de las clases de aptitud resultantes se
emple una nomenclatura constituida por dos letras maysculas seguidas de
dos subndices numricos y una letra minscula. La primera letra mayscula (A,
B, C, D, E, F, o G) indica la aptitud en funcin de la mecanizacin, el
enraizamiento y el riesgo de erosin, y la segunda, la disponibilidad de
temperaturas tiles para el cultivo, deducida a partir de la duracin del
periodo con riesgo de heladas. El primer subndice oscila entre 1 y 9, en funcin
del exceso o dficit de agua, y el segundo refleja la disponibilidad de
nutrientes en un rango de 1 (ptima) a 5 (muy mala). La letra minscula indica
la presencia o ausencia de toxicidad por salinidad o nquel. Las unidades de
tierra evaluadas por este mtodo se obtuvieron de la superposicin de los
mapas de riesgo de heladas, dficit de precipitacin, geologa, profundidad
de suelo, afloramientos rocosos y usos del suelo.
El esquema FAO tambin constituye la base del programa informtico
ALES (Rossiter, 1990), uno de los ms empleados para la evaluacin de tierras.
Este software facilita a los usuarios el diseo de sus propios sistemas expertos
para la evaluacin fsica y econmica de distintas unidades de suelos
siguiendo el esquema FAO. ALES no incluye ninguna regla de decisin,
simplemente constituye un marco flexible en el que los evaluadores construyen
su modelo, al contrario que otros programas de evaluacin de tierras, como
MicroLEIS, que estn adaptados a las condiciones especficas de una regin
concreta.
18
Los primeros mtodos de evaluacin de tierras, anteriores al esquema
FAO, estaban centrados en la componente edafolgica de la evaluacin de
tierras y, en su mayor parte, fueron diseados por edaflogos. Posteriormente
se aadi un enfoque econmico, motivado por el hecho de que a menudo
la eleccin de un uso u otro se basa en su valor econmico. Por ejemplo, la
clasificacin del potencial del suelo (Soil Potential Ratings) (Wright et al., 1983)
considera los costes resultantes de las medidas correctoras de las limitaciones
del suelo y de los efectos adversos de las limitaciones sociales, econmicas o
ambientales continuas (McCormack, 1986). En la actualidad los modelos de
evaluacin de tierras deben considerar nuevos usos (p. ej., ambientales,
recreativos) y factores (p. ej., presin urbanstica) que exigen la valoracin de
los recursos naturales, econmicos y sociales. Esta necesidad fue contemplada
durante el desarrollo del esquema FAO y otros mtodos de evaluacin de
tierras ms recientes, como el Sistema de Evaluacin de Tierras y Valoracin de
la Localizacin (LESA - Land Evaluation and Site Assessment). LESA fue
desarrollado por el Servicio de Conservacin del Suelo del Departamento de
Agricultura de los Estados Unidos (USDA) a principios de los aos 80 y est
destinado a la conservacin de las mejores tierras agrcolas. El primer mdulo
de este sistema, LE (Land Evaluation), valora la productividad de la tierra para
un cultivo de referencia, mientras que el segundo, SA (Site Assessment), evala
los factores socioeconmicos derivados de la localizacin del rea de terreno
a evaluar, como son; el tamao de la explotacin, la existencia de
infraestructuras, mercados, presin urbanstica, tierras agrcolas en los
alrededores, recursos de agua, polticas de apoyo a la agricultura, etc. La
evaluacin de las tierras se realiza mediante un mtodo estndar empleado
habitualmente en la zona, generalmente, la clasificacin de capacidad de la
tierra (Land Capability Classification), pudiendo utilizarse tambin el ndice de
Storie, una combinacin de los mismos (California Department of Conservation,
1997), el ndice de productividad u otros. El resultado es una puntuacin total
comprendida, normalmente, entre 0 y 100 puntos. La valoracin de la
localizacin se consigue desarrollando una serie de criterios para cada uno de
los factores socioeconmicos seleccionados, los cuales son puntuados,
obtenindose un valor numrico final que ser como mximo de 200 puntos.
Algunos de los factores y subfactores empleados en distintas aplicaciones de
19
este sistema son los siguientes: uso agrcola (porcentaje de superficie con uso
agrcola en los alrededores), factores de viabilidad agrcola (tamao de la
explotacin, infraestructuras, rgimen de propiedad, nivel de inversin),
regulaciones y planes de uso del suelo, compatibilidad del uso propuesto con
las caractersticas del suelo (inundaciones, humedales, reas histricas, reas
recreativas), infraestructura urbana (distancia a ncleos urbanos, red de
agua y saneamiento, centros sanitarios, transporte,). Este sistema ha sido
aplicado en numerosas ocasiones, en distintas zonas de los Estados Unidos,
verificndose la validez del mismo como herramienta de evaluacin de la
tierra para distintos usos, siempre y cuando se seleccionen y definan
cuidadosamente los criterios de localizacin, estableciendo procedimientos
cuantitativos para su valoracin que permitan la obtencin de resultados
consistentes (Van Horn et al., 1989). En 1994 un total de 209 gobiernos locales
de los Estados Unidos haban aplicado, en mayor o menor medida, este
sistema (Coughlin et al., 1994). Gran parte de estos programas se encontraban
en uso (144) o en proceso de desarrollo (29), tan solo 18 de ellos haban
finalizado y otros 18 se haban abandonado antes de su implementacin. La
mayora de estos sistemas LESA tenan el mismo formato pero diferan
significativamente en los criterios de valoracin de la localizacin y en su
ponderacin.
Tambin posterior al esquema FAO es el Sistema de Clasificacin de la
Fertilidad del Suelo (FCC - Fertility Capability Classification system) (Snchez et
al., 1982, 2003), el cual agrupa los suelos de acuerdo al tipo de problemas que
presentan para la gestin agronmica, prestando especial atencin a los
parmetros fsicos y qumicos que afectan directamente al crecimiento de las
plantas. El sistema consiste en tres niveles de clasificacin: tipo (textura de la
superficie del suelo), tipo de substrato (textura del subsuelo) y 15
modificadores. La designacin de las unidades FCC comprende dos letras
maysculas que indican el tipo (S arenoso, L margoso, C arcilloso, O
orgnico) y el subtipo (S arenoso, L margoso, C arcilloso, R roca),
seguidas de una o varias minsculas correspondientes a los modificadores (a
toxicidad por aluminio, h acidez,...). Los mapas de suelos pueden ser
interpretados y reconstruidos con unidades FCC cuando los datos necesarios
estn disponibles.
20
Durante las dcadas de los 80 y 90 la FAO desarroll una metodologa
para la evaluacin de tierras, aplicable a reas muy extensas, llamada
Zonificacin Agro-Ecolgica, ZAE (FAO, 1997), la cual incluye un paquete
informtico para su aplicacin. Esta metodologa sigue el esquema FAO y
tiene como objetivo la planificacin del desarrollo agrcola en los pases en
vas de desarrollo, a travs de la prediccin de la productividad potencial
para varios cultivos de acuerdo con las caractersticas edafolgicas,
climticas y fsicas de las unidades de tierra. La ZAE se limita a la evaluacin de
los aspectos fsicos del territorio, obviando los factores socioeconmicos. Una
zona agroecolgica es una unidad cartogrfica de recursos de tierras,
definida en trminos de clima, fisiografa y suelos, y/o cubierta de la tierra, y
que tiene un rango especfico de limitaciones y potencialidades para el uso de
tierras (FAO, 1997). El procedimiento de ZAE sigue las mismas etapas que el
esquema FAO pero la evaluacin de la aptitud incluye el clculo de la
cosecha mxima posible adems de la comparacin entre limitaciones y
requerimientos. Estas etapas son: i) inventarios de tipos de uso de tierras, que
incluyan la recopilacin de informacin sobre la adaptabilidad climtica y
edfica de los cultivos, ii) inventarios de recursos de tierras, dentro de los cuales
se requiere el anlisis de la duracin del periodo de crecimiento, la definicin
de las zonas trmicas y la recopilacin de datos climticos, edafolgicos y de
usos del suelo para la definicin de las zonas agroecolgicas, y iii) evaluacin
de la aptitud de la tierra, relacionando los requerimientos de los cultivos con
las zonas trmicas y las zonas de periodos de crecimientos. Esta ltima
comparacin requiere el clculo de la biomasa neta y el rendimiento del
cultivo libre de limitaciones y la aplicacin de las limitaciones agroclimticas
para determinar los rendimientos potenciales, teniendo en cuenta la
variabilidad anual de la duracin del periodo de crecimiento. Tras la
comparacin de los requerimientos de los cultivos con las condiciones del
suelo se establece la clasificacin de aptitud agroclimtica.
Actualmente, el creciente desarrollo de modelos dinmicos de
simulacin de cultivos (p. ej., De Wit y Van Keulen, 1987; Dumanski y Onofrei,
1989; Van Diepen et al., 1991), responde a la necesidad de predicciones ms
cuantificadas y precisas del rendimiento de los cultivos. El principal
inconveniente de estos modelos es el intensivo requerimiento de datos
21
detallados sobre el cultivo y el medio natural. La mayor parte de los modelos
existentes no tienen en cuenta todos los componentes (energa, agua,
nutrientes, gas y rgimen bitico) y sus interacciones, sino que se han
desarrollado un nmero de modelos parciales para cultivos especficos en
unas localizaciones determinadas. Sin embargo, en investigaciones ms
recientes se han desarrollado modelos que implican diversos cultivos, sistemas
de manejo y condiciones climticas y edafolgicas (Stckle et al., 2003; Jones
et al., 2003). Estos modelos estn basados, en su mayora, en funciones
empricas directas que relacionan el rendimiento (ecolgico o econmico)
con alguna medida de energa, agua o rgimen de nutrientes integrados a
travs del ciclo del cultivo. La salida de estos modelos, en trminos de
rendimiento fsico y econmico, es determinada por el flujo de materia y
energa (Nix, 1968):
T
bgnwegg dtRRRRRyTY0
),,,,()(
donde Yg es el rendimiento biolgico del genotipo g en el tiempo T, yg es la
tasa de cambio de Yg, que es funcin de Re, Rw, Rn, Rg, Rb (energa, agua,
nutrientes, gas y rgimen bitico).
Otras investigaciones ms recientes se basan en el empleo de la
metodologa de conjuntos borrosos en SIG para la valoracin de la aptitud de
la tierra, mencionada con anterioridad como medio para seleccionar la clase
de aptitud en el proceso de comparacin del esquema FAO. Los conjuntos
borrosos son empleados para clasificar objetos o entidades definidos por
valores continuos, que no presentan lmites claramente definidos. Un
subconjunto borroso es definido por una funcin de pertenencia (MF) que
define el grado de pertenencia a una clase. Burrough (1989) determin la
aptitud de la tierra para el cultivo del maz clasificando las distintas
propiedades del suelo en valores continuos mediante funciones de
pertenencia fuzzy y combinando estos valores en un nico valor mediante una
funcin de combinacin convexa. Esta misma metodologa fue la aplicada
por Davidson et al. (1994) en la evaluacin de la aptitud de la tierra para
distintos cultivos en una regin de Grecia. Baja et al. (2001) desarrollaron un
ndice ambiental de aptitud de la tierra para usos agrcolas (ESI) basado en
esta teora. Este ndice es generado mediante la combinacin de un ndice de
22
aptitud de la tierra (LSI) y un ndice de tolerancia a la erosin (ETI), los cuales
fueron modelados basndose en la metodologa de conjuntos borrosos
(Burrough et al., 1992). Para la definicin de las funciones de pertenencia (MF)
se emple el modelo de Significado Semntico (Semantic Import, SI) que tiene
como funcin bsica
2
1
1)(
dbx
xMFi
i
donde xi es la caracterstica de la tierra i-sima, b es el punto ideal de esa
caracterstica y d es la amplitud de la zona de transicin. Los valores MF de las
distintas caractersticas son combinados mediante una funcin de pertenencia
unificada (JMF):
1
)()(i
ii xMFYJMF
donde i es el factor de ponderacin para cada caracterstica. En el modelo SI se diferencian dos tipos de funciones:
Simtrica; tambin llamada rango ptimo, cuando se distingue un punto
ideal nico o un rango de puntos ideales.
)()( si 1)( 2211 dbxdbxMF ii Asimtrica; es usada cuando una clase es definida a travs de los lmites
superior e inferior.
Asimtrica izquierda
)( si
1
1)( 112
1
11
dbx
ddbx
xMF ii
i
Asimtrica derecha
)( si
1
1)( 222
2
22
dbx
ddbx
xMF ii
i
Para la elaboracin del ndice LSI se seleccionaron diez caractersticas del
suelo y la topografa, para las cuales se especific el tipo de funcin a
emplear, el punto ideal (b), el lmite superior, el lmite inferior, la amplitud de la
zona de transicin (d) y la ponderacin (). El ndice de tolerancia fue establecido usando una funcin asimtrica izquierda, tomando 1 como punto
23
ideal y 0,5 como lmite inferior. Finalmente, el ndice de aptitud ambiental se
obtuvo combinando los dos ndices anteriores mediante una funcin de
combinacin convexa, en la que se asign a cada ndice el mismo grado de
importancia: ETILSIESI 5,05,0 Otras tcnicas empleadas para este fin son los sistemas expertos,
basados en reglas de decisin, y las redes neuronales artificiales. Entre los
sistemas expertos puede citarse el sistema de informacin espacial diseado
por Diamond y Wright (1988), que integra un SIG (GRASS) y un sistema experto
basado en reglas de decisin, implementado en el software KES (Knowledge
Engineering System), para la elaboracin de mapas de aptitud en funcin de
diversos factores especficos de cada uso, y el Sistema Experto de Informacin
Geogrfica EXGIS, desarrollado por Yialouris et al. (1997), que combina el
sistema de evaluacin de tierras de la FAO y la experiencia local para la
formulacin de las reglas de decisin que constituyen el sistema experto. Wang
(1994) propone la integracin de redes neuronales artificiales con sistemas de
informacin geogrfica para la evaluacin de la aptitud de la tierra. Estas
herramientas permiten el anlisis de patrones y la aplicacin de reglas de
decisin de mayor complejidad. Wang (1994) describe su aplicacin a las dos
etapas de planificacin consideradas en este trabajo: la determinacin de la
clase de aptitud de una zona para un cultivo determinado y la seleccin del
cultivo ms adecuado para esa zona.
En relacin a los mtodos de evaluacin de tierras aplicados en Galicia,
adems del estudio de la capacidad productiva (Daz-Fierros y Gil, 1984),
anteriormente descrito, destaca la metodologa propuesta por Calvo et al.
(1992) que establece cinco categoras de suelos por el siguiente
procedimiento: inicialmente se eliminan las reas no aptas para el cultivo
segn las caractersticas reflejadas en la tabla 1, para, posteriormente, dividir
las zonas aptas en cuatro clases segn el grado de las limitaciones. Estas
categoras, por orden decreciente de aptitud, reciben el nombre de reas C1,
C2, C3 y C4 (tabla 1).
24
Tabla 1. Propiedades de las categoras de suelos propuestas por Calvo et al.
(1992) reas no cultivables: Pendiente>13% >25% afloramientos rocosos >35 % pedregosidad reas urbanas, industriales, Zonas sometidas a inundacin en pocas de crecimiento de las plantas Suelos sobre materiales serpentnicos reas degradadas (minas, erosin,) reas con heladas tardas o menos de 5 meses libres de heladas Intensidad bioclimtica 8 mmhos/cm
reas C4: Tienen limitaciones de muy difcil modificacin o que disminuyen la productividad. Pendiente=9-13% Intensidad bioclimtica (9,5-6,5 ubc) y 10 o menos mese libres de heladas 9,5-12,5 ubc y menos de 8 meses libres de heladas Afloramientos rocosos=10-25% Textura arenosa Factor e:CIC 11 Factor i: %Fe2O3/%arcila >0,15 y >35% arcilla Factor s: CE>4 mmhos/cm Factor v: >35%arcilla y ms de la mitad de tipo 2:1 Facilidad laboreo grupo V
reas C3: Tiene limitaciones modificables que exigen alta inversin o limitaciones permanentes que restringen la productividad en menor grado que en C4. reas diferentes de las C4 por 1 o ms de: Pendiente=6-9% Suelos abancalados o aterrazados en reas de pendiente >9%, poco transitables, de escasa profundidad y superficie til. Profundidad < 1m Pedregosidad=15-35% Dficit de humedad subsanable con costes elevados Factor g: hidromorfa durante ms de 60 das Factor a:saturacin Al >60% Factor x: pH en NaF>10 Factor v:>35%arcillas y >50% arcillas tipo 2:1 Factor K:7 Fuertes riesgos de erosin Facilidad de laboreo grupo II y IV Intensidad bioclimtica (9,5-6,5 ubc) con alguna probabilidad de heladas tardas
reas C2: Limitaciones fcilmente modificables cuando el nivel de manejo es medio. Se consideran las reas diferentes de las C3 por 1 ms de: Suelos abancalados o aterrazados en reas con pendiente de 6 a 13 %. Pedregosidad
25
Rossiter (1996) propone un marco terico para la clasificacin de los
distintos sistemas de evaluacin de tierras, el cual no debe considerarse como
una clasificacin rgida sino como una primera etapa en el desarrollo de una
teora general de evaluacin de tierras (Gruijter, 1996). Esta clasificacin utiliza
una notacin matemtica unificada que permite definir los distintos modelos
de evaluacin de tierras basndose en ocho ejes:
1. Anlisis espacial vs. no-espacial.
2. Concepto esttico vs. dinmico de los recursos base.
3. Concepto esttico vs. dinmico de la aptitud de la tierra.
4. Evaluacin basada en Cualidades de la Tierra o no.
5. Aptitud expresada por restricciones fsicas, rendimientos o valor
econmico.
6. Tipos de Utilizacin del Suelo (TUT) homogneos vs. compuestos.
7. Escala espacial y rea mnima de decisin.
8. Aptitud de rea simple vs. multi-rea.
A pesar de la existencia de esta primera aproximacin a una
clasificacin unificada de los modelos de evaluacin de tierras, stos son
agrupados frecuentemente en dos tipos; aquellos que siguen el esquema FAO,
dada la relevancia del mismo en el contexto de la evaluacin de tierras, y los
que no lo adoptan, dentro de los cuales se diferencia entre los anteriores y los
posteriores al esquema FAO (vase tabla 2).
2.2. Asignacin de usos del suelo
Van Diepen et al. (1991, pgina 191) describe la planificacin de usos
del suelo como la asignacin de la tierra a varias categoras de uso de
acuerdo a los criterios formulados durante el proceso de evaluacin de
tierras. En este proceso se analizan los posibles patrones de uso del suelo para
seleccionar el mejor de cara a la consecucin de unos determinados
objetivos. Los diversos modelos de planificacin de usos del suelo que se han
revisado constituyen sistemas de ayuda a la decisin (tabla 3).
26
Tabla 2. Caractersticas generales de los principales sistemas de evaluacin de
tierras
FINALIDAD USOS CONSIDERADOS INFORMACIN
REQUERIDA PROCEDIMIENTO RESULTADOS
Esquema FAO Aptitud Usos especficos Fsica Socioeconmica
Cuantitativo/ Cualitativo
5 clases de aptitud
Mtodos anteriores al esquema FAO
Clasificacin de la capacidad de la tierra
Capacidad Uso agrario general
Fsica Cualitativo 8 clases de aptitud
Clasificacin de las tierras para regado
Capacidad Proyectos de regado
Fsica (productividad) Econmica
Cualitativo 6 clases de aptitud
Interpretacin directa de los suelos
Aptitud Usos especficos (generalmente no agrarios)
Fsica Cualitativo Varias clases de aptitud
ndices paramtricos Capacidad Uso agrario general
Fsica Cuantitativo Clases de aptitud continuas
Mtodos posteriores al esquema FAO
LESA Capacidad Uso agrario general
Fsica Socioeconmica
Cuantitativo Clases de aptitud continuas
Clasificacin del potencial del suelo
Aptitud Usos especficos Fsica (productividad) Econmica
Cuantitativo Clases de aptitud continuas
Clasificacin de la fertilidad
Capacidad Uso agrario general
Fsica Cualitativo Varias clases de aptitud
Zonificacin Agro-Ecolgica
Aptitud Cultivos especficos
Fsica Cuantitativo/ Cualitativo
5 clases de aptitud
Modelos de simulacin de cultivos
Aptitud Cultivos especficos
Fsica Cuantitativo Rendimiento de cultivos
Teora conjuntos borrosos Aptitud Usos especficos Fsica Cuantitativo Clases de aptitud continuas
Sistemas expertos Variable Variable Variable Cualitativo Variable
No hay una definicin universalmente aceptada de Sistema de Ayuda a
la Decisin (SAD) (Fedra y Reitsma, 1990). Cualquier sistema informtico, desde
un gestor de bases de datos a modelos de simulacin u optimizacin
matemtica pueden ser considerados SAD. Un SAD puede ser definido como
un sistema informtico interactivo diseado para alcanzar un mayor grado de
efectividad en los procesos de toma de decisin de un problema
semiestructurado (Malczewski y Ogryczak, 1995). Estos sistemas se caracterizan
por ser sistemas informticos, dedicados a un rea de aplicacin bien
definida, que no realizan una toma de decisiones sino que facilitan la misma
(Velden y Kreuwel, 1990).
Los SAD diseados para la planificacin de usos del suelo suelen estar
integrados, en mayor o menor medida, en un SIG, y emplear como
herramienta de ayuda a la decisin un sistema experto o un modelo
matemtico. Los modelos matemticos ms comnmente aplicados a la
27
planificacin de usos son los mtodos multicriterio y los modelos de simulacin
espacial.
El acoplamiento entre el SIG y la herramienta de ayuda a la decisin
puede ser de tres tipos (Jun, 2000): i) integracin dbil; consiste en el
intercambio de archivos entre los dos sistemas, que permanecen
independientes, de modo que un sistema utiliza los datos del otro como datos
de entrada, es la tcnica empleada en la mayor parte de los estudios debido
a su simplicidad (p. ej., Jankowski y Richard, 1994), ii) integracin fuerte;
supone, adems del intercambio de archivos entre los componentes, la
integracin de los distintos sistemas en una interfaz comn a travs de
programacin con macrolenguajes, iii) integracin plena; implica la creacin,
mediante lenguajes genricos de programacin, de comandos especficos
para la aplicacin, que se incluyen en los comandos ya existentes en el
software SIG. Jankowski (1995) y Malczewski (1999) simplifican esta clasificacin
en dos categoras, unificando en una sola la integracin fuerte y la integracin
plena.
Un buen ejemplo de sistema de ayuda a la decisin compuesto por un
SIG y un sistema de planificacin de usos del suelo a nivel de explotacin
agraria puede ser encontrado en Sharifi y Van Keulen (1994). Este sistema
consta de tres mdulos. El primero incluye un conjunto de modelos de
simulacin de cultivos que predicen la productividad del suelo para cada tipo
de uso. El segundo corresponde a la generacin de un plan de usos del suelo
mediante un modelo de programacin lineal. Este plan de usos del suelo es
traducido en un plan operacional asignando a cada parcela el cultivo ptimo
mediante un modelo de asignacin.
28
Tabla 3. Caractersticas principales de 31 modelos de planificacin del uso del suelo N AUTOR OBJETIVO INFORMACIN REQUERIDA
ZONA ESTUDIO (ESCALA)
SOFTWARE RESULTADOS PARTICIPACIN
PBLICA SIG Ayuda a la Decisin Lenguaje de
programacin Clasificacin alternativas
Mapa de aptitud para 1 actividad (plan sectorial)
Mapa de mltiples usos del suelo (plan integral)
Superficie para cada
uso EVALUACIN MULTICRITERIO No integrada en SIG 1 Jankowski
1989 Evaluacin de 5 planes de gestin del uso del suelo.
Criterios econmicos, sociales y ambientales.
Regin 16500 km2, Polonia.
EVAMIX En ponderacin de criterios.
2 Voogd 1983
Evaluacin de 11 reas para su potencial urbanizacin.
Criterios de evaluacin. Zonas de 20 a 68 ha,Holanda
Anlisis de punto ideal, optimizacin jerrquica, anlisis de concordancia
3 Carver 1991
Seleccin de la localizacin ms adecuada para residuos radioactivos.
Mapas de los criterios de evaluacin.
Reino Unido. (Celdas de 22 km)
ARCINFO
AML FORTRAN
En la ponderacin de criterios.
Programacin compromiso
4 Pereira y Duckstein 1993
Evaluacin de la calidad del hbitat.
Mapas de los criterios de evaluacin.
Regin 6460 ha, Arizona. (Celdas de 0,5 ha).
IDRISI Expert Choice MATS
5 Vatalis y Manoliadis 2002
Evaluacin de las alternativas de localizacin de un vertedero.
Mapas de 26 factores de evaluacin.
Macedonia, Grecia. (1:50000)
ArcView
Anlisis de punto ideal 6 Barredo 1996
Seleccin del uso ptimo para cada unidad especial.
Mapas de capacidad de acogida para cada actividad.
Regin de 3000 km2, Venezuela. (1:100000)
ARCINFO SML
MOLA 7 Barredo 1996
Seleccin del uso ptimo para cada unidad especial.
Mapas de capacidad de acogida para cada actividad.
IDRISI
8 Eastman 1998
Localizacin optima de suelo agrcola e industrial.
Mapas de aptitud para cada actividad.
Regin de 7500 ha en Nepal.
IDRISI
9 Van der Merwe 1997
Localizacin de la tierra ms apta para agricultura, conservacin y uso urbano.
Mapas de criterios de evaluacin.
Regin de 67200 ha, Sudfrica. (1:50000)
IDRISI
1
TOPSIS 10 Malczewski 1996
Localizacin de una instalacin nociva.
Mapas de criterios de evaluacin.
Mapa rster de 12000 celdas.
IDRISI
En todo el proceso.
AHP 11 Banai 1993 Seleccin del sitio ms apto para un vertedero.
Mapas de criterios de evaluacin.
Regin de 107.122 km2.
SIG Expert Choice
12 Weerakoon 2002
Identificacin de las zonas ms aptas para urbanizacin y conservacin
Mapa de uso del suelo. Maharagama, rea suburba-na de Sri Lanka.
SIG Expert Choice
PROGRAMACIN MATEMTICA Objetivo nico 13 Campbell
1992 Clculo de la superficie y el porcentaje de importaciones de cada cultivo.
Coeficientes input/output. Recursos disponibles. Costes produccin. Rendimientos. Demanda productos
Isla Antigua, 30600 acres. (1:25000)
ARCINFO
2
14 Chuvieco 1993
Determinacin de la superficie de cada uso para minimizar el desempleo rural
Mapas de criterios. Datos eco-nmicos, mano de obra y costes de transformacin de los usos.
Regin 15625 ha, Espaa. (1:50000)
IDRISI
QSB
3
Programacin por metas 15 Giupponi y Rosato 1998
Identificacin del cultivo ptimo y su sistema de produccin.
Mrgenes brutos. Recursos disponibles. Rendimientos.
Regin del lago Vence, Italia.
29
16 Oliveira et al 2003
Planificacin de los usos forestales.
Coeficientes tecnolgicos. Metas para cada objetivo. Disponibilidad de recursos
Regin de 2000 ha en Paran.
Programacin interactiva 17 Fischer y Makowski 1996
Anlisis de diferentes scenarios de uso del suelo.
Base de datos de informacin sobre la productividad de cultivos y sistemas ganaderos.
Distrito 300000 ha,Kenia.(Celdas 1 km2)
AEZWIN Proceso interactivo.
18
Ive y Cocks 1983
Evaluacin de planes de uso del suelo.
Pesos y satisfaccin de las polticas de planificacin para cada asignacin de usos del suelo.
LUPLAN Basic
Proceso interactivo.
19 Lu et al 2004
Evaluacin de estrategias de uso del suelo.
Coeficientes tecnolgicos. Disponibilidad de recursos.
Regin de 6300000 km2 en China.
Proceso
interactivo.
20 Shuaedi et al 2002
Diseo de un modelo de asignacin de usos del suelo rural.
Coeficientes objetivo para cada uso del suelo.
Bandung, Indonesia, 2283 km2. (1:100000)
SIG PcProg
En la eleccin de escenarios.
Programacin entera 21 Aerts et al 2003
Asignacin espacial optima de los usos del suelo.
Costes de desarrollo y superficie asignada a cada uso del suelo.
Mina 25 km2, Espaa.Celda 2525 m
Whats Best!
22 Diamond y Wright 1988, 1989
Identificacin de la localizacin ms apta para diferentes instalaciones.
Mapas de aptitud para usos especficos del suelo y costes de adquisicin de la tierra.
GRASS
KES
TCNICAS MIXTAS 23 Janssen y
Rietveld 1990
Seleccin de la combinacin ptima de usos del suelo.
Mapas de criterios de evaluacin. Recursos disponibles.
118 regiones de Holanda.
SIG DEFINITE
24 Ridgley y Heil 1998
Seleccin del mejor uso del suelo para la proteccin de un parque nacional.
Mapa de uso del suelo. Criterios ecolgicos, adminis-trativos y socioeconmicos.
Regin de 34234 ha, Mxico.
IDRISI 1
MODELOS DE SIMULACIN ESPACIAL Algoritmos genticos 25 Matthews
et al, 1999 Optimizacin de la asignacin espacial de usos del suelo.
Aptitud para cada uso, obtenida de otros mdulos de LADSS.
Research Station, Reino Unido.
LADSS (Smallworld, G2)
Simulated annealing 26 Aerts y Heuvelink 2002
Optimizacin de la asignacin espacial de usos del suelo.
Mapas de uso del suelo, altitud y pendiente. Superficie a asignar a cada uso del suelo.
Mina 25 km2, Espaa. (Cel-das 2525 m)
MapObjects
DELPHI
27 Alier et al 1996
Optimizacin de la asignacin espacial de usos del suelo.
Mapas de unidades de calidad y fragilidad. Mapa de usos. Informacin socioeconmica y ambiental.
3 municipios de Espaa.(1:250001:50000)
Paquete de varios programas personalizados
Autmatas celulares 28 Engelen et al 1999
Simular las dinmicas espaciales del uso del suelo.
Mapas de aptitud y uso actual del suelo. Superficies asignadas a cada uso del suelo.
17040 ha, Holanda. (Celdas de 100100 m).
GEONAMICA
Modelos basados en agentes
29 Evans y Kelly, 2004
Modelar y comprender la evolucin de los usos agroforestales.
Cobertura del suelo. Datos socioeconmicos. Propiedad de la tierra. Topografa.
ARCINFO MATLAB
Por medio de distintos agentes.
SISTEMAS EXPERTOS 30 Yialouris et
al 1997 Evaluacin de la aptitud para 5 cultivos y seleccin del ptimo para cada unidad de tierra.
Mapas de suelos y usos del suelo. Informacin climatolgica.
Regin de 30000 ha, Grecia. (1:20000).
ARCINFO CLIPPER SML
31 Zhu et al 1996
Marco para el diseo y evaluacin de modelos de planificacin de usos de suelo
Mapas de factores de evaluacin.
1010 km2. ARCINFO
CLIPS HARDY
AML
30
2.2.1 Sistemas expertos
Los Sistemas Expertos o Sistemas Basados en el Conocimiento consisten
en un programa informtico que captura el conocimiento de algn experto y
trata de simular su proceso de razonamiento para generar de forma rpida y
fiable una solucin a un problema complejo. Una base de conocimiento es
una representacin estructurada de los hechos e inferencias necesarias para
alcanzar las decisiones (Rossiter, 1990). Aunque existen distintos mtodos para
el diseo de sistemas expertos, los sistemas basados en reglas son los ms
ampliamente difundidos. Estos sistemas constan de un conjunto de reglas de
decisin que describen las estrategias de resolucin del problema, y de un
programa de control para la manipulacin de las mismas (Diamond y Wright,
1988). Estas reglas se representan en forma de:
Si premisas Entonces conclusin/accin
Estos sistemas pueden generar de forma rpida y fiable una solucin a
un problema complejo que normalmente requiere la intervencin humana.
Jun (2000) cita numerosos sistemas expertos que han sido desarrollados
para abordar problemas espaciales. Entre sus aplicaciones ms comunes se
encuentran los sistemas de ayuda a la decisin espacial para la gestin de
recursos, la planificacin territorial (Teso, 1997), el anlisis de aptitud de la tierra
(Diamond y Wright, 1988) o la asignacin de usos del suelo (Zhu et al., 1996;
Yialouris et al., 1997).
En Yialouris et al. (1997) se describe el desarrollo de un Sistema Experto
de Informacin Geogrfica, EXGIS (mencionado anteriormente), basado en el
SIG ArcInfo y en un sistema experto implementado en CLIPPER, los cuales son
integrados en el mismo entorno mediante interfaces escritas en SML. Este
sistema evala la aptitud edfica y climatolgica para varios cultivos y
selecciona los ptimos para cada unidad de tierra. Sus funciones incluyen la
evaluacin de la aptitud de cada unidad de suelo para un cultivo dado, la
determinacin del uso agrcola ptimo para cada unidad y la evaluacin de
las unidades con respecto a un nmero de cultivos. Con un propsito similar
fue diseado ILUDSS (Zhu et al., 1996), un sistema de ayuda a la decisin
espacial para la planificacin estratgica de usos del suelo. ILUDSS permite a
los planificadores disear un modelo especfico para cada uso del suelo a
31
travs de un diagrama de influencia espacial y evaluarlo automticamente,
obteniendo como resultado un mapa de aptitud para cada uso. Estos dos
sistemas, EXGIS e ILUDSS, comparten una estructura similar, ya que ambos
fueron construidos a travs de la integracin del SIG ArcInfo y el lenguaje CLIPS
(C Language Integrated Production System), ms el programa HARDY en el
caso de ILUDSS. Los criterios de decisin son convertidos en bases de
conocimiento de un sistema experto en la forma de reglas si
entonces . Estas reglas son traducidas en programas
operacionales escritos con el lenguaje CLIPS. La integracin entre el SIG y el
sistema experto se realiza a travs de los datos de intercambio.
Otra aplicacin comn de este tipo de sistemas es la seleccin de la
mejor localizacin para diversas instalaciones (problemas de localizacin-
asignacin). Como ejemplo puede citarse el sistema experto desarrollado por
Jun (2000) para la evaluacin de los posibles emplazamientos de una industria.
2.2.2. Modelos matemticos
Un modelo matemtico es una herramienta de ayuda a la decisin
externa al SIG. En la mayora de los sistemas el SIG proporciona los datos para
las constantes del modelo (p. ej. Chuvieco, 1993; Campbell et al., 1992) y/o
visualiza los resultados (p. ej. Janssen y Rietveld, 1990). Los modelos
matemticos ms comnmente aplicados en los sistemas de asignacin de
usos del suelo corresponden a tcnicas de evaluacin multicriterio,
aplicaciones de programacin matemtica o modelos de simulacin espacial
basados en algoritmos de optimizacin (algoritmos genticos o simulated
annealing) o simulacin (autmatas celulares o modelos basados en agentes).
2.2.2.1. Evaluacin multicriterio
Las reglas de comparacin aplicadas en la evaluacin de la aptitud
segn el esquema FAO, pueden ser sustituidas por un mtodo iterativo de
decisin multicriterio. La contribucin de la evaluacin de tierras a este
proceso consiste en la especificacin de un modelo input-output que contiene
32
los coeficientes tcnicos (Van Diepen et al., 1991) o en la aportacin de un
mapa de aptitud para cada uso.
El anlisis multicriterio proporciona el marco adecuado para la
integracin de los distintos factores (medio ambiente, economa y sociedad)
que intervienen en la planificacin, diseo y gestin del uso del suelo. Este
enfoque integrado y la posibilidad de alcanzar un balance entre los distintos
objetivos conflictivos implicados son los principales beneficios de la aplicacin
de estas tcnicas en la planificacin territorial.
Entre las ventajas que presentan los mtodos multicriterio para la gestin
de usos del suelo pueden citarse las siguientes (Beinat y Nijkamp, 1998):
- permite el anlisis de mltiples decisiones alternativas y opciones de uso del
suelo
- los resultados de las distintas opciones pueden presentarse de distintas
formas; unidades monetarias, fsicas, juicios cualitativos,...
- permite entender y justificar las cuestiones implicadas en una decisin
- hace posible el anlisis de las ventajas e inconvenientes de cada opcin
- posibilita que la opinin de los diferentes agentes implicados sea
considerada, identificando conflictos potenciales en una fase inicial del
proceso
- ofrece la posibilidad de analizar la sensibilidad y robustez de las diferentes
elecciones
Como inconvenientes de estas tcnicas, Voogd (1983) ha sealado la
complejidad de las operaciones matemticas, las suposiciones implcitas a los
distintos mtodos, la imposibilidad de cuantificar gran parte de los criterios y la
reduccin de las cualidades de las alternativas a un nmero.
Los mtodos multicriterio de toma de decisiones (MCDM, Multiple
Criteria Decision Making) se clasifican en dos categoras (Barredo, 1996;
Jankowski, 1995): toma de decisiones multiatributo (MADM, Multiple Attribute
Decision Making) y toma de decisiones multiobjetivo (MODM, Multiple
Objective Decision Making). La evaluacin multiatributo estudia el grado de
consecucin de un objetivo especfico por una serie de alternativas definidas
explcitamente, a travs de la valoracin de un conjunto de factores/criterios,
mientras que la evaluacin multiobjetivo se refiere al diseo de un espacio de
posibles soluciones/alternativas limitado por un conjunto de restricciones,
33
donde las alternativas son definidas implcitamente. La evaluacin
multiatributo es conocida como anlisis multicriterio o evaluacin multicriterio,
mientras que la evaluacin multiobjetivo es vista, segn Jankowski (1995),
como una extensin de la programacin matemtica. Este mismo autor utiliza
el trmino de mtodos multicriterio de toma de decisiones, MCDM, como
referencia a la evaluacin multicriterio.
La evaluacin multicriterio consiste en la construccin de una matriz de
evaluacin bidimensional, en la cual una dimensin representa las distintas
alternativas y la otra los criterios mediante los cuales son valoradas las
alternativas. Para la posterior clasificacin de las alternativas existen diversas
tcnicas dependiendo del mtodo de agregacin de la informacin. Debido
a la gran diversidad metodolgica que caracteriza la evaluacin multicriterio
slo se describirn aquellas tcnicas que han sido aplicadas, en anteriores
estudios, a la planificacin de usos de la tierra.
Segn la clasificacin de Jankowski (1995) las tcnicas de evaluacin
multicriterio pueden diferenciarse en compensatorias y no compensatorias (fig.
3). Las primeras se basan en la suposicin de que uno o ms criterios con un
valor elevado pueden compensar el bajo nivel de otros criterios de la misma
alternativa, en funcin de la estructura de preferencia del decisor. En las
segundas la puntuacin baja de un criterio no puede ser compensada por la
mayor valoracin de otros criterios.
Figura 3. Clasificacin de las tcnicas de evaluacin multicriterio (Barredo,
1996)
COMPENSATORIAS NO COMPENSATORIAS
ADITIVAS
- Suma lineal - Anlisis de concordancia - Jerarquas analtica - MATS
- TOPSIS - AIM - MDS - Anlisis de punto ideal
- Dominancia - Conjuntivo - Disjuntivo - Lexicogrfico
TCNICAS MCDM
DE PUNTO IDEAL
34
Entre las tcnicas no compensatorias se encuentran la tcnica de
dominancia, el mtodo conjuntivo, el mtodo disjuntivo y el mtodo
lexicogrfico. En la tcnica de dominancia si una alternativa es dominada, es
decir, existe otra alternativa que es mejor en uno o varios criterios e igual en los
restantes, es eliminada. En el mtodo conjuntivo cada criterio tiene un valor
mnimo especificado por el decisor, siendo eliminadas aquellas alternativas
que no lo superan. En el mtodo disjuntivo se aceptan las alternativas que
sobrepasan cierto umbral en al menos un criterio. El mtodo lexicogrfico
requiere que los criterios sean ordenados de mayor a menor importancia,
siendo comparadas las alternativas una a una, primero en funcin del criterio
ms importante, continuando por el segundo, tercero, etc., y siendo
eliminadas las alternativas que muestran un menor valor.
Las tcnicas compensatorias pueden ser divididas, en funcin del
mtodo de agregacin de las puntuaciones de los criterios y de las prioridades
del decisor, en tcnicas aditivas y tcnicas basadas en el enfoque del punto
ideal. Entre las tcnicas aditivas se encuentran la suma ponderada, el anlisis
de concordancia, el proceso Analtico Jerrquico (AHP) y el MATS (Multi-
Attribute Tradeoff System). El anlisis de concordancia es la tcnica ms
comn basada en la comparacin por pares, en la cual se calculan las
medidas de concordancia (grado de dominancia de la alternativa i sobre la
alternativa i para todos los criterios en los que i supera a i) y discordancia
(grado de dominancia de la alternativa i sobre la alternativa i para todos los
criterios en los que i supera a i). El proceso Analtico Jerrquico usa una
estructura jerrquica de criterios y la comparacin por pares para establecer
la ponderacin de los mismos. En el MATS las funciones de utilidad del decisor
son derivadas para cada criterio y las ponderaciones son calculadas en base
a comparaciones entre criterios. Las tcnicas basadas en el enfoque del punto
ideal consideran la distancia entre la solucin ideal y cada alternativa
considerada para establecer una clasificacin ordenada de las alternativas.
Entre estas tcnicas destacan TOPSIS (Technique for Order Preference by
Similarity to Ideal Solution), AIM (Aspiration-level Interactive Method), MDS
(Multi-Dimensional Scaling) y el anlisis de punto ideal (Barredo, 1996).
La evaluacin multicriterio puede ser utilizada con distintos propsitos
dentro de la planificacin regional. La contribucin de este tipo de anlisis a la
35
gestin de los recursos territoriales se basa en la estructuracin de los
problemas, el anlisis de los objetivos conflictivos, la identificacin de los
mltiples actores implicados o la evaluacin de las diferentes alternativas,
siendo aplicable a los distintos procesos englobados en la planificacin
territorial como la gestin de recursos renovables (Munda et al., 1998), la
proteccin del paisaje (Marangon y Tempesta, 1998), la evaluacin de los
procesos de concentracin parcelaria (Janssen y Rietveld, 1985) o la
asignacin de usos del suelo (Voogd, 1983). Voogd (1983) presenta distintas
aplicaciones de esta tcnica, entre ellas la evaluacin de nuevas zonas de
urbanizacin y de distintas polticas de desarrollo urbano. Para la valoracin de
las reas potenciales de urbanizacin establece 11 zonas que se evaluaron en
funcin de 17 criterios, agrupados en 5 puntos de vista: suelo, medio ambiente,
uso recreativo, agricultura y accesibilidad. A su vez, las prioridades para estos
criterios se definieron en funcin de un punto de vista social o econmico,
dando lugar a dos matrices de evaluacin distintas. Entre los criterios
empleados, uno de especial relevancia para su aplicacin a la ordenacin de
usos agrarios, fue el de aptitud del suelo, para el clculo del cual se clasific el
rea de estudio en 3 zonas (a muy buena aptitud agrcola, b buena aptitud
agrcola, c moderada aptitud agrcola) y se obtuvo un indicador segn la
siguiente frmula:
3 2superficie total
a b c
Dado que se alternaron criterios cuantitativos y cualitativos se aplicaron tres
tcnicas de evaluacin multicriterio de datos mixtos: tcnica de intervalo
aditivo, tcnica de intervalo substractivo y tcnica de sumatoria substractiva.
De la comparacin de los resultados obtenidos para las tcnicas se extrajeron
las valoraciones finales. En el caso de la evaluacin de distintas estrategias de
desarrollo se definieron 5 polticas de planificacin, las cuales se valoraron en
funcin de 5 criterios: facilidades recreativas, accesibilidad a las zonas de
trabajo, minimizacin de la distancia a zonas de servicios, minimizacin de los
costes de construccin y minimizacin de los costes de adquisicin de tierras.
Se estableci una matriz de evaluacin para cada una de las 13 zonas objeto
de planificacin. En dicha matriz se valoraron cualitativamente (de 1 a 5) las 5
polticas de planificacin para cada uno de los 5 criterios establecidos. Las
ponderaciones de los criterios se definieron desde 3 puntos de vista (urbano,
36
social y econmico) dando lugar a una matriz de evaluacin distinta en cada
caso. Las tcnicas de evaluacin multicriterio empleadas fueron la suma
ponderada, el mtodo de interpretacin numrica y la tcnica de
permutacin cualitativa, cuyos resultados fueron comparados para la
seleccin de la poltica de planificacin ms favorable en cada zona.
Estas mismas tcnicas han sido empleadas por Jankowski (1989) para
evaluar la viabilidad de 5 planes alternativos de gestin del uso del suelo en
una zona de la regin centro-occidental de Polonia. Estos proyectos consistan
en: i) la explotacin plena de los recursos de carbn de la zona, ii) la
explotacin parcial (40%) de la reserva de carbn, iii) el desarrollo de una
agricultura intensiva (incremento del 25-30% de la produccin), iv) el desarrollo
agrcola limitado de la regin (incremento del 10-12% de la produccin y v) el
desarrollo de los usos recreativos y tursticos. Se construy una matriz de
evaluacin en la que estos 5 proyectos constituan las alternativas a evaluar en
funcin de 13 criterios agrupados en 3 subconjuntos: econmicos, ambientales
y sociales. La ponderacin de estos criterios fue obtenida a partir de entrevistas
con las autoridades locales a travs de 3 tcnicas diferentes: a) puntuacin de
los criterios en una escala de 1 a 10, b) clasificacin ordinal de los criterios en
funcin de su prioridad y c) enfoque de suma constante. Como mtodo de
evaluacin se emple el programa EVAMIX consistente en 3 tcnicas: tcnica
de la suma substractiva, tcnica del intervalo substractivo y la tcnica aditiva.
La potencialidad, ya mencionada, de la evaluacin multicriterio para la
consideracin de las opiniones de los distintos agentes implicados en un
proceso de planificacin territorial ha sido desarrollada en Xiang et al. (1992),
donde se describe una metodologa, basada en la lgica difusa, para la
agregacin de las matrices de evaluacin individuales, representativas de las
preferencias de los distintos grupos de inters, en una nica matriz agregada
que refleja la opinin de grupo.
En los trabajos anteriores el nmero de unidades espaciales evaluadas
es limitado. Sin embargo, la planificacin territorial exige prestar una especial
atencin a la componente espacial de los datos y, al mismo tiempo, implica el
anlisis de mltiples objetivos y criterios, por lo cual la integracin de las
tcnicas de evaluacin multicriterio y los SIG proporciona una herramienta con
grandes posibilidades para los estudios de ordenacin de usos del suelo.
37
Mientras el SIG proporciona un marco adecuado para la aplicacin de los
mtodos de evaluacin multicriterio, que no tienen capacidades propias para
la gestin de datos espaciales, los procedimientos de evaluacin multicriterio
aaden al SIG los medios para realizar compensaciones entre objetivos
conflictivos, teniendo en cuenta mltiples criterios y el conocimiento del
decisor (Carver, 1991). En un SIG raster cada celda representa una alternativa
de eleccin, mientras que en un SIG vectorial las alternativas corresponden a
un conjunto de puntos, lneas o reas. El nmero de celdas de la mayora de
los mapas raster hace imposible utilizar tcnicas basadas en la comparacin
por pares. Del mismo modo, las tcnicas de programacin matemtica,
habitualmente empleadas para la toma de decisiones con objetivos
conflictivos, son bastante limitadas en cuanto al tamao del problema
(nmero de alternativas) que pueden gestionar, un tamao prohibitivamente
pequeo en el campo de los SIG raster (Eastman et al., 1998). Sin embargo,
esta limitacin puede ser superada agrupando el rea de estudio en zonas
homogneas, por ejemplo mediante el ndice de homogeneidad empleado
por Joerin et al. (2001) para permitir la posterior aplicacin de un mtodo
basado en relaciones de dominancia entre pares de alternativas (ELECTRE-TRI)
en un entorno raster. En los SIG vectoriales, el nmero relativamente pequeo
de alternativas, permite la integracin de un mayor nmero de tcnicas de
evaluacin multicriterio.
La aplicacin de las tcnicas de evaluacin multicriterio en SIG est
orientada con frecuencia a la obtencin de mapas de aptitud para una
actividad especfica (Eastman et al., 1998; Engelen et al., 1999; Jun, 2000;
Mendoza, 1997; Ridgley y Heil, 1998; Weerakoon, 2002), o bien a la seleccin
de localizaciones para una actividad determinada (Carver, 1991; Malczewski,
1996). Las tcnicas de evaluacin multicriterio basadas en el concepto del
punto ideal son las que han sido ms frecuentemente integradas en un SIG
con este propsito (Carver, 1991; Pereira y Duckstein, 1993; Barredo, 1996;
Malczewski, 1996). El anlisis de punto ideal calcula los desvos de cada
alternativa con respecto a un punto ideal, para cada criterio. La mejor
solucin compromiso ser aquella que tenga una menor distancia al punto
ideal. Se han desarrollado diversas tcnicas que emplean distintas medidas de
distancia al punto ideal.
38
Una de las primeras aplicaciones de este tipo de anlisis a la evaluacin
de la aptitud del territorio para un uso especfico fue la realizada por Pereira y
Duckstein (1993), en la cual se emplea la programacin compromiso para la
clasificacin de la calidad de los hbitats para una especie de ardilla. Esta
tcnica de programacin matemtica se basa en una distancia
multidimensional (dp) al punto ideal:
pIi
pkiiip xxd
/1
1
*
donde i (i >0, i = 1) son los pesos asignados a I criterios, xik es la puntuacin del criterio i para la alternativa k, xi* es el punto ideal para el criterio i y p vara
de 1 a en funcin de la contribucin relativa de las desviaciones individuales. Este estudio incluye un anlisis de sensibilidad para los tres valores estratgicos
de p: 1, que representa la total compensacin entre criterios, 2, una
compensacin parcial, y una situacin totalmente no compensatoria. La estandarizacin y ponderacin de los criterios fue realizada con los programas
MATS y EXPERT CHOICE, cuyos resultados fueron introducidos en el SIG IDRISI
para el clculo de la distancia al punto ideal mediante operaciones de
lgebra de mapas. Una variante de esta tcnica, en la que se introduce un
segundo nivel de ponderacin, fue aplicada por Vatalis y Manoliadis (2002)
para la evaluacin de las posibles alternativas de localizacin de un nuevo
vertedero:
M
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N
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