GEOVEX: VISOR GEOGRÁFICO PARA LA DISPOSICIÓN, …
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GEOVEX: VISOR GEOGRÁFICO PARA LA DISPOSICIÓN, CONSULTA Y VISUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN GENERADA EN LA EXPLORACIÓN PERFORATORIA DE HIDROCARBUROS EN COLOMBIA Autor ARIANA CAROLINA CRUZ HINCAPIÉ Trabajo de grado presentado como requisito para optar por el título de Especialista en Sistemas de Información Geográfica Director PhD ALEXANDRA LÓPEZ SEVILLANO UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BOGOTÁ D.C. 2020
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GEOVEX: VISOR GEOGRÁFICO PARA LA DISPOSICIÓN, CONSULTA Y
VISUALIZACIÓN DE INFORMACIÓN GENERADA EN LA EXPLORACIÓN
PERFORATORIA DE HIDROCARBUROS EN COLOMBIA
Autor
ARIANA CAROLINA CRUZ HINCAPIÉ
Trabajo de grado presentado como requisito para optar por el título de
Especialista en Sistemas de Información Geográfica
Director
PhD ALEXANDRA LÓPEZ SEVILLANO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C.
2020
1
RESUMEN
El sector hidrocarburos comprende el conjunto de actividades relacionadas con la
exploración, producción, transporte, refinación y comercialización de compuestos orgánicos
constituidos principalmente por átomos de carbono e hidrógeno. La etapa de exploración
perforatoria consiste en la construcción del pozo, para llegar hasta la capa de roca donde
posiblemente se pudieron acumular los hidrocarburos (petróleo y gas), y determinar si es apto o
no para producción.
Debido a que las actividades de exploración perforatoria conllevan el
aprovechamiento de recursos naturales, obras civiles y recuperación ambiental en la zona, que son
vigiladas por la ANLA, los funcionarios que hacen parte de la vicepresidencia de exploración,
necesitan conocer la ubicación espacial del área de perforación exploratoria, infraestructura,
captaciones, vertimientos, materiales de construcción y disposición de residuos sólidos, para la
planeación, seguimiento, elaboración de informes y visitas a la zona intervenida, por esta razón,
se desarrolla un visor geográfico denominado GEOVEX, que permite la disposición, consulta y
visualización de la información geográfica en las áreas licenciadas por la ANLA.
Palabras claves: hidrocarburos, exploración, perforación, pozo, visor.
2
ABSTRACT
The hydrocarbon sector comprises the set of activities related to the exploration,
production, transport, refining and analysis of organic compounds consisting mainly of carbon
and hydrogen atoms. The drilling exploration stage consists of the construction of the well, to
reach the rock layer where the hydrocarbons (oil and gas) may have accumulated, and determine
whether or not it is suitable for production.
Due to the fact that drilling exploration activities involve the use of natural
resources, civil works and environmental recovery in the area, which are monitored by ANLA,
officials who are part of the exploration vice presidency need to know the spatial location of the
drilling area. exploratory, infrastructure, catchments, dumping, construction materials and solid
waste disposal, for planning, monitoring, reporting and visits to the intervened area, for this
reason, a geographic viewer called GEOVEX is developed, which allows the disposition,
consultation and visualization of geographic information in the areas licensed by ANLA.
Keywords: hydrocarbons, exploration, drilling, well, viewer.
3
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ........................................................................................................................................... 1
ABSTRACT ......................................................................................................................................... 2
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 8
1 GENERALIDADES ................................................................................................................ 10
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................ 10
1.1.1 Antecedentes del problema ................................................................................... 10
1.1.2 Pregunta de investigación .................................................................................... 12
1.1.3 Alcances y limitaciones ........................................................................................ 12
1.2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................. 14
1.3 OBJETIVOS .................................................................................................................... 16
1.3.1 Objetivo general ................................................................................................... 16
1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................................ 16
2 MARCOS DE REFERENCIA ............................................................................................... 17
2.1 MARCO CONCEPTUAL ................................................................................................... 17
2.1.1 Hidrocarburos ...................................................................................................... 17
2.1.2 Exploración perforatoria: .................................................................................... 18
2.1.3 ANH ...................................................................................................................... 19
2.1.4 ANLA .................................................................................................................... 19
2.1.5 MAG ..................................................................................................................... 19
2.1.6 PostgreSQL .......................................................................................................... 21
2.1.7 PostGIS ................................................................................................................. 22
2.1.8 Apache Tomcat ..................................................................................................... 22
2.1.9 Geovisor ............................................................................................................... 22
4
2.1.10 Servicio de Mapas (WMS) .................................................................................... 23
2.1.11 GeoServer ............................................................................................................. 23
2.1.12 Heron Mapping Client .......................................................................................... 23
2.2 ESTADO DEL ARTE ........................................................................................................ 23
2.3 MARCO TEÓRICO .......................................................................................................... 27
2.3.1 Teoría general de sistemas (TGS) ............................................................................ 27
2.3.2 Teoría orgánica sobre el origen del petróleo .......................................................... 27
2.4 MARCO NORMATIVO .................................................................................................... 28
2.4.1 Decreto 636 de 1974 ................................................................................................ 28
2.4.2 Decreto 4137 de 2011 .............................................................................................. 28
2.4.3 Decreto 573 de 2011 ................................................................................................ 28
3 METODOLOGÍA ................................................................................................................... 29
3.1 FASES DEL PROYECTO .................................................................................................. 29
3.1.1 Primera fase ......................................................................................................... 30
3.1.2 Segunda fase ......................................................................................................... 30
3.1.3 Tercera fase .......................................................................................................... 30
3.2 CRONOGRAMA .............................................................................................................. 30
3.3 INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS UTILIZADAS .......................................................... 31
3.3.1 Herramientas de Software .................................................................................... 31
3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA ............................................................................................... 31
3.4.1 Población.............................................................................................................. 31
3.5 RECOLECCIÓN DE DATOS ............................................................................................. 32
3.5.1 Tipos de datos ....................................................................................................... 33
4 DESARROLLO DE LA PROPUESTA ................................................................................ 34
4.1 DEFINICIÓN DE REQUERIMIENTOS ................................................................................ 34
5
4.1.1 Requerimientos funcionales.................................................................................. 34
4.1.2 Actores del sistema ............................................................................................... 35
4.1.3 Diagrama de casos de uso .................................................................................... 36
4.2 DISEÑO DE LA ARQUITECTURA ..................................................................................... 37
4.2.1 Diagrama de componentes ................................................................................... 37
4.2.2 Diagrama de despliegue ....................................................................................... 38
4.2.3 Diagrama de persistencia..................................................................................... 39
4.3 DESARROLLO................................................................................................................ 40
4.3.1 Estructuración base de datos geográfica ............................................................. 40
4.3.2 Publicación de capas en Geoserver ..................................................................... 41
4.3.3 Creación del visor en Heron MC ......................................................................... 42
4.3.4 Interfaz principal .................................................................................................. 45
5 PRODUCTOS A ENTREGAR .............................................................................................. 48
5.1 RESULTADOS ................................................................................................................ 48
5.1.1 Requerimientos funcionales y no funcionales ...................................................... 48
5.1.2 Arquitectura del sistema ....................................................................................... 51
5.1.3 Pruebas o validación ............................................................................................ 51
5.2 CONCLUSIONES ............................................................................................................ 53
5.3 RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 55
6 REFERENCIAS ...................................................................................................................... 56
7 ANEXOS .................................................................................................................................. 59
6
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Distribución de riesgos según componente afectado (Romero, 2016) .................................. 11
Ilustración 2. Cadena del sector hidrocarburos en Colombia. (ANH) ........................................................ 17
Ilustración 3. Visor cartográfico del Gobierno de España. (MINETUR) ................................................... 24
Ilustración 4. Geovisor ANH. (ANH) ......................................................................................................... 25
Ilustración 5. Geovisor SIAC. (ANLA) ...................................................................................................... 26
Ilustración 6. Esquema de la metodología establecida para el desarrollo del software .............................. 29
Ilustración 7. Diagrama de casos de uso para el visor GEOVEX ............................................................... 36
Ilustración 8. Diagrama de componentes para el visor GEOVEX .............................................................. 38
Ilustración 9. Diagrama de despliegue para el visor GEOVEX .................................................................. 39
Ilustración 10. Diagrama de persistencia para el visor GEOVEX .............................................................. 40
Ilustración 11. Estructuración de la base datos geográfica en PostgreSQL ................................................ 41
Ilustración 12. Capas de información geográfica en Geoserver ................................................................. 42
Ilustración 13. Estructura de la carpeta del visor GEOVEX ....................................................................... 43
Ilustración 14. Archivo index.html del visor GEOVEX ............................................................................. 43
Ilustración 15. Archivos en lenguaje JavaScript ......................................................................................... 44
Ilustración 16. Fragmento de código Heron.js ............................................................................................ 44
Ilustración 17. fragmento de código DefaultOptionsWorld.js .................................................................... 44
Ilustración 18. Fragmento de código DefaultOptionsNL.js ........................................................................ 45
Ilustración 19. Interfaz principal del visor GEOVEX ................................................................................. 45
Ilustración 20. Panel izquierdo del visor GEOVEX ................................................................................... 46
Ilustración 21. Panel central del visor GEOVEX........................................................................................ 47
Ilustración 22. Panel derecho del visor GEOVEX ...................................................................................... 47
Ilustración 23. Resultados de la evaluación de calidad ............................................................................... 52
7
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Requerimientos funcionales del visor GEOVEX .......................................................................... 34
Tabla 2. Requerimientos no funcionales del visor GEOVEX ..................................................................... 35
Tabla 3. Actores que intervienen en el sistema ........................................................................................... 36
Tabla 4. Funcionalidades del visor GEOVEX asociadas a los casos de uso .............................................. 48
Tabla 5. Escala de calificación parámetros de calidad ................................................................................ 51
Tabla 6. Resultados de la evaluación de calidad ......................................................................................... 51
8
INTRODUCCIÓN
La industria petrolera consta de dos grandes áreas: Upstream y Downstream. La
primera, se refiere a la exploración y producción, donde se realiza la búsqueda de potenciales
yacimientos de petróleo crudo y de gas natural, la perforación de pozos exploratorios, y la
explotación de los pozos que llevan el hidrocarburo hasta la superficie. La segunda, comprende
las tareas de refinamiento del petróleo crudo y purificación del gas natural, seguido de la
comercialización y distribución de sus productos derivados (ANH, 2018).
La etapa de exploración perforatoria es la única forma de verificar la existencia de
hidrocarburos en el subsuelo, aún después de explorar su probable ubicación, es necesario perforar
un pozo en el lugar (OSINERGMIN, 2010). Si el análisis resulta favorable, se realizan estudios
para obtener la licencia que permita iniciar la etapa de producción. Si el análisis no resulta
favorable, se desmonta la infraestructura y se realiza la recuperación ambiental del sitio para
dejarlo en las mismas condiciones iniciales, de manera que se minimice el impacto sobre el
ambiente (HOCOL, 2015).
Los permisos para el inicio de actividades de perforación en un área específica,
requieren de un Estudio de Impacto Ambiental y Plan de Manejo Ambiental que permita a la
autoridad tener una visión general del proyecto, las obras y acciones básicas de la construcción y
operación, las particularidades del medio donde se pretende desarrollar, los impactos significativos
y los programas ambientales identificados para su manejo. Si la autoridad ambiental considera el
proyecto viable, otorga Licencia Ambiental, donde autoriza la ejecución de actividades y el uso,
aprovechamiento y/o afectación de los recursos naturales renovables, que sean necesarios por el
tiempo de vida útil del proyecto. Además, establece obligaciones en relación con la prevención,
9
mitigación, corrección, compensación y manejo de los efectos ambientales de las actividades
realizadas en la zona.
Por esta razón, es necesario desarrollar un visor geográfico, que permita al usuario
visualizar la distribución de las áreas de perforación exploratoria licenciadas por la ANLA, y el
uso y/o aprovechamiento de los recursos naturales en la zona, para contribuir a la toma de
decisiones en la planeación, elaboración, seguimiento y ejecución de las actividades y obligaciones
que se presentan en los informes de cumplimiento ambiental ante la autoridad.
De esta manera surge GEOVEX, una solución a usuarios con y sin el conocimiento
en herramientas geográficas, porque presenta un visor ágil, atractivo, amigable y funcional, para la
disposición, consulta y visualización de la información geográfica producto de la exploración de
hidrocarburos en áreas licenciadas del territorio colombiano. Además, incluye herramientas básicas
para la navegación como el zoom in, zoom out, medición de longitudes y áreas, consulta de
coordenadas y creación y modificación de entidades geográficas como puntos, líneas o polígonos.
El presente documento expone el marco de referencia del proyecto, la metodología
empleada, el desarrollo de la propuesta, su ejecución, los resultados obtenidos a partir de la evaluación
de calidad del producto final, y las conclusiones y recomendaciones obtenidas luego de alcanzar los
objetivos trazados.
10
1 GENERALIDADES
1.1 Planteamiento del problema
La actividad petrolera en sus diferentes etapas, ocasiona una disminución de la
calidad de los ecosistemas, debido a la contaminación y cambios en los usos del suelo, remoción
de material para construcción de vías, locaciones y pozos, modificaciones bióticas en los hábitats
naturales y detrimento de la salud de las personas.
Estas actividades de la industria petrolera y sus posibles riesgos son vigiladas en
Colombia por la ANLA, entidad que otorga licencia ambiental a los proyectos y realiza
seguimiento en cada etapa del proceso, mediante Informes de Cumplimiento Ambiental y visitas
a la zona. Los profesionales encargados de dar respuesta a la entidad, requieren visualizar el
panorama geográfico de las áreas donde se lleva a cabo la perforación exploratoria y el
aprovechamiento de los recursos naturales asociados. En la actualidad, no manejan un software
GIS y recurren a cartografía realizada en años anteriores, que no refleja la realidad del territorio,
sumado a que ven interrumpidas sus actividades, ante la imposibilidad de ubicar una coordenada
o medir distancias, ocasionando una demora en sus actividades y planeación limitada a nivel
espacial, insumo fundamental en la toma de decisiones.
1.1.1 Antecedentes del problema
El sector de hidrocarburos es un es un protagonista importante en la economía
nacional; además de contribuir de manera significativa a las finanzas públicas (16 billones de pesos
estimados para 2019), garantiza también la posibilidad de que el país logre producir el petróleo y
el gas que consume, y así mantener la autosuficiencia energética. En este sentido, la inversión en
exploración y producción (E&P) que ejecuten las empresas del sector del petróleo y gas es decisiva
11
para el país, sin embargo, esta industria genera un gran impacto en el medio ambiente durante sus
diferentes etapas (ACP, 2020).
Según el estudio realizado en la Especialización en Gestión Ambiental (Análisis de
los riesgos ambientales asociados a la explotación de yacimientos no convencionales desde un
contexto internacional y su aplicación en Colombia), los riesgos ambientales en el sector de
hidrocarburos, surgen de la relación entre los componentes naturales (agua, suelo, aire y
socioeconómico). En el componente suelo, se produce contaminación, remoción de material y
cambios de uso. En el componente agua, se tiene el uso excesivo del recurso, contaminación por
migración de fluidos y cambios en patrones de drenaje. En el componente aire, se produce la
emisión de gases efecto invernadero y contaminación acústica. A nivel socioeconómico, se
producen cambios en las formas de tenencia de la tierra y desplazamiento de población activa. En
total, se identificaron 27 riesgos divididos así (Ilustración 1): Suelo: 22%, Agua: 19%. Aire: 15%
y Socioeconómico: 44% (Romero, 2016).
Ilustración 1. Distribución de riesgos según componente afectado (Romero, 2016)
El control en la disminución de la calidad de los ecosistemas lo realiza la ANLA,
entidad encargada de que los proyectos. obras o actividades sujetos de licenciamiento, permiso o
trámite ambiental cumplan con la normativa ambiental. Para facilitar el seguimiento ambiental de
12
los proyectos licenciados y el control y cumplimiento de las obligaciones contenidas en la Licencia
Ambiental, la ANLA ve la necesidad de visualizar el panorama general de los proyectos en el país,
y se propone diseñar e implementar el geovisor llamado SIAC, una herramienta informativa que
permita la administración, el manejo y uso de la información, como un instrumento de gestión. De
esta manera, se tiene acceso a la información geográfica ambiental del país en sus versiones
oficiales más recientes. Dicha iniciativa promueve el uso y el intercambio pleno y abierto de datos
e información para la investigación, educación ambiental, diseño de políticas públicas y las
estrategias de sostenibilidad empresarial (SIAC, 2016).
Por esta razón, el visor geográfico se ha convertido en una herramienta para tomar
decisiones soportadas en datos, y una solución de consulta en línea que permite la visualización
de los proyectos en un determinado territorio. Además, facilita el análisis y aumenta la posibilidad
de identificar un mayor número de relaciones de datos en una zona geográfica.
1.1.2 Pregunta de investigación
¿Cómo se puede disponer la información geográfica de la exploración perforatoria
de hidrocarburos a funcionarios que no manejan un software GIS y requieren de insumos
cartográficos para la planeación, elaboración y ejecución de sus actividades?
1.1.3 Alcances y limitaciones
El visor está enfocado en brindar información geográfica sobre la exploración
perforatoria de hidrocarburos, a los funcionarios involucrados en el área, para una adecuada toma
de decisiones en el desarrollo de sus actividades.
13
1.1.3.1 Alcance espacial. El visor abarca información geográfica de la actividad petrolera en la
etapa de exploración perforatoria, desarrollada en los diferentes municipios de Colombia,
donde se presume el yacimiento de petróleo y gas natural.
1.1.3.2 Alcance temporal. La información geográfica dispuesta en el visor, abarca áreas de
perforación exploratoria licenciadas por la ANLA, desde el año 1994 a la más reciente en
el año 2016, las capas correspondientes al aprovechamiento de recursos naturales se
encuentran actualizadas al año 2019, ya que se continúa haciendo uso del área.
1.1.3.3 Alcance temático. Las capas que se visualizan en el visor, fueron agrupadas en tres
temáticas generales, la primera llamada Límites, que corresponde a la delimitación
departamental, municipal, veredal, hidrográfica y de corporaciones, la segunda
denominada Proyecto, que corresponde a los bloques y áreas licenciadas, junto a la
infraestructura implementada, y la tercera llamada Medio Abiótico, que comprende el
aprovechamiento de recursos naturales.
1.1.3.4 Alcance técnico. El visor además de presentar información geográfica, ofrece
herramientas de búsqueda de coordenadas, de medición de longitudes y áreas, de
navegación como zoom in, zoom out, vista general y paneo, y de edición como creación
de geometrías de tipo punto, línea y polígono, además de la descarga y cargue de
información.
Es importante tener en cuenta que el sector hidrocarburos comprende distintas
etapas relacionadas con la exploración, producción, transporte, refinación y comercialización, sin
embargo, la información geográfica dispuesta en el visor, se encuentra limitada a la etapa de
exploración, y específicamente de perforación.
14
1.2 Justificación
La historia del sector de hidrocarburos en Colombia se parte en dos con la creación
de la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH) en el año 2003. A la ANH se le asigno la misión
de la administración integral de las reservas de hidrocarburos de propiedad de la Nación. Por su
parte la Empresa Colombiana de Petróleos paso a llamarse Ecopetrol S.A. y se convirtio en una
sociedad pública por acciones. Una década después, los avances en materia ambiental, social y
económica son evidentes. Hoy, Colombia produce más de un millón de barriles diarios de petróleo,
las reservas continúan aumentándose y la posibilidad del desabastecimiento esta más lejana de lo
que fue en 2003 (Prada, 2015).
En el año 2011, se crea la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales ANLA,
encargada de que los proyectos, obras o actividades sujetos de licenciamiento, permiso o trámite
ambiental cumplan con la normativa ambiental, de tal manera que contribuyan al desarrollo
sostenible del país (DAFP, 2011). Para dar cumplimiento a los planes o medidas de manejo
impuestos por la ANLA, frente al uso y/o aprovechamiento de recursos naturales e impactos
socioeconómicos en la exploración perforatoria de hidrocarburos, surge la necesidad de contar con
una visualización geográfica de las áreas licenciadas, zonificaciones de manejo, infraestructura,
captaciones, vertimientos, materiales de construcción y disposición de residuos sólidos, para la
planeación, seguimiento y elaboración de informes de cumplimiento ambiental, actividades de
recuperación ambiental, planes de compensación e inversión y visitas a la zona intervenida.
Los visores geográficos dispuestos en Colombia sobre el tema de hidrocarburos,
por parte de entidades públicas como la ANH y la ANLA, presentan una adecuada visualización
de algunas capas involucradas en los proyectos que se realizan en el país, junto a herramientas de
interacción. Sin embargo, la información no se encuentra debidamente actualizada por los
15
volúmenes de información que manejan y ante cualquier imprecisión o duda generada por los
datos, resulta agotador verificar su consistencia. Además, estas entidades se reservan el derecho
de cambiar, suspender temporalmente o interrumpir el acceso y uso del visor, en cualquier
momento y sin asumir ninguna responsabilidad, por lo que no constituye una herramienta sólida,
confiable y actualizada.
Los funcionarios involucrados en dar respuesta a las obligaciones impuestas por la
ANLA y realizar seguimiento a las áreas de perforación exploratoria, comprenden que, sin una
vista geográfica de la situación en territorio, no es posible tomar decisiones acertadas y
congruentes frente a la responsabilidad ambiental y social con el país, producto de esta industria
que ocasiona una disminución de la calidad de los ecosistemas. Adicionalmente, no manejan un
software GIS y recurren a cartografía realizada en años anteriores, que no refleja la realidad del
territorio y ven interrumpidas sus actividades ante la imposibilidad de realizar consultas básicas
como ubicar una coordenada o medir distancias, lo cual conlleva a una demora en sus actividades.
16
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Desarrollar un visor geográfico para la disposición, consulta y visualización de
información generada en la exploración perforatoria de hidrocarburos en Colombia.
1.3.2 Objetivos específicos
• Definir los requerimientos funcionales y no funcionales para garantizar la funcionalidad
del visor geográfico.
• Diseñar la arquitectura del visor geográfico, para dar cumplimiento a los requerimientos
establecidos.
• Evaluar la funcionalidad del visor para la disposición, consulta y visualización de
información geográfica.
17
2 MARCOS DE REFERENCIA
2.1 Marco conceptual
2.1.1 Hidrocarburos
Compuestos orgánicos formados por átomos de carbono e hidrógeno, que se
encuentran en la naturaleza en estado líquido, gaseoso y a veces sólido. Según los enlaces de
carbono y de hidrógeno pueden clasificarse en tres tipos: alifáticos —que a su vez se subclasifican
en alcanos, alquenos y alquinos—, alicíclicos y aromáticos. En estado natural, los hidrocarburos
más relevantes son el gas natural y el petróleo crudo, de los cuales se desprenden varios
subproductos entre los que se encuentran combustibles; petroquímicos; una gran variedad de
plásticos como el polietileno, poliestireno y teflón; y la configuración de aditivos, ceras, parafinas,
lubricantes, etc., sin embargo, su principal uso es la generación de energía mediante combustión.
También de los hidrocarburos se pueden extraer compuestos para la producción de hormonas y
vitaminas, condimentos, perfumes y tintes orgánicos, entre otros (Prada, 2015). La cadena del
sector hidrocarburos corresponde al conjunto de actividades económicas relacionadas con la
exploración, producción, transporte, refinación o procesamiento y comercialización de los recursos
naturales no renovables conocidos como hidrocarburos, como se observa en la Ilustración 2.
Ilustración 2. Cadena del sector hidrocarburos en Colombia. (ANH)
18
2.1.2 Exploración perforatoria:
Consiste en la perforación de pozos, cuya finalidad es llegar hasta la capa de roca
donde posiblemente se pudieron acumular los hidrocarburos (petróleo y gas). Esta etapa inicia, por
lo general, después de que se obtiene la información del estudio sísmico. Si al perforar el pozo se
encuentran hidrocarburos (petróleo y gas) se continúa con la etapa de producción (ANH, 2008).
El proceso contempla seis etapas:
1. Se adecua el terreno para la construcción de piscinas (para el tratamiento de
lodos), campamentos (para el alojamiento de los trabajadores) e instalación del taladro.
2. Se procede a la perforación del pozo a través del taladro, el cual atraviesa las
diferentes capas de rocas que se encuentran debajo de la tierra.
3. El proceso de perforación produce recortes de rocas que son llevados a la
superficie mediante un sistema de circulación (lodo de perforación) y son depositados en las
piscinas de lodos para su tratamiento.
4. El agua (doméstica e industrial) utilizada en esta actividad es sometida a un
tratamiento de limpieza, antes de ser dispuesta nuevamente en el terreno.
5. Proceso de abandono del pozo: si luego de realizar la perforación del pozo se
comprueba que no existen hidrocarburos (petróleo y gas), la compañía procede al taponamiento
del pozo según el Decreto 1895 de 1973, expedido por el Ministerio de Minas y Energía.
6. Antes de salir de la zona la compañía debe dejar el área en buenas condiciones
ambientales, según lo establecido en la licencia ambiental (ANH, 2008).
19
2.1.3 ANH
La Agencia Nacional de Hidrocarburos es la autoridad encargada de promover el
aprovechamiento óptimo y sostenible de los recursos hidrocarburíferos del país, administrándolos
integralmente y armonizando los intereses de la sociedad, el Estado y las empresas del sector. Se
creo en el año 2003, como respuesta a la situación crítica que atravesaba Colombia debido a la
disminución de las reservas de petróleo, lo cual eventualmente, llevaría al país a convertirse en
importador de crudo (ANH, 2019).
2.1.4 ANLA
La Autoridad Nacional de Licencias Ambientales es la encargada de que los
proyectos, obras o actividades sujetos de licenciamiento, permiso o trámite ambiental cumplan con
la normativa ambiental, de tal manera que contribuyan al desarrollo sostenible del País. Se creo en
el año 2011, principalmente para otorgar o negar las licencias, permisos y trámites ambientales de
competencia del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, de conformidad con la ley y los
reglamentos y realizar el seguimiento de las licencias, permisos y trámites ambientales (DAFP,
2011).
2.1.5 MAG
Es el Modelo de Almacenamiento Geográfico adoptado a través de la Resolución
188 de 2013, para estandarizar la entrega de los productos geográficos y cartográficos de los
proyectos sujetos a permisos y licenciamiento por parte de la ANLA, en la presentación de
Estudios de Impacto Ambiental EIA, Planes de Manejo Ambiental PMA e Informes de
Cumplimiento Ambiental ICA, entre otros, logrando así facilitar el seguimiento ambiental de los
proyectos licenciados y el control y cumplimiento de las obligaciones contenidas en la Licencia
Ambiental (ANLA, 2016). El MAG presentó una actualización mediante la Resolución 2182 del
20
23 de diciembre de 2016, donde se formalizó el nuevo modelo de almacenamiento de datos
geográficos. Dentro del MAG se encuentran las siguientes capas geográficas, que son de interés
en la etapa de perforación exploratoria:
2.1.5.1 Materiales de Construcción. Corresponde a los sitios (puntos o áreas) de
donde se extraen materiales de construcción cuando se requieren obras civiles. Ejemplo: cantera o
zona de material de arrastre (ANLA, 2016).
2.1.5.2 Ocupación de Cauce: Comprende los puntos de ocupación de cauce para
obras civiles y describe las especificaciones técnicas de las obras asociadas como el diámetro o la
longitud. Ejemplo: box coulvert, alcantarilla, líneas de flujo, puentes (ANLA, 2016).
2.1.5.3 Captación de Agua Superficial: Comprende los puntos de captación de
agua superficial, e incluye las obras, adecuaciones, infraestructura y métodos para la conducción,
transporte, almacenamiento, tratamiento y distribución del recurso (ANLA, 2016).
2.1.5.4 Vertimientos: Comprende los puntos de vertimiento en fuentes de agua
superficial, en red de ESP municipal o en planta de tratamiento. Así como los tramos o segmentos
de vertimientos asociados a riego o aspersión en vías, el caudal máximo de descarga en L/s., y el
sistema de tratamiento utilizado (ANLA, 2016).
2.1.5.5 Captación de Agua Subterránea: Comprende los puntos de captación de
agua subterránea concesionados y/o solicitados para el proyecto y el método de explotación
utilizado en la captación. Ejemplo pozo de agua o pozo profundo, aljibe, manantial o nacedero,
piezómetro (ANLA, 2016).
2.1.5.6 Zonificación de Manejo Ambiental: La zonificación de manejo ambiental
busca evaluar la vulnerabilidad de las unidades ambientales obtenidas previamente en la
21
zonificación ambiental con respecto al impacto ante la construcción y operación de un proyecto.
Se clasifican en área de intervención, área de intervención con restricción alta, media o baja y área
de exclusión (ANLA, 2016).
2.1.5.7 Disposición de Residuos Sólidos: Comprende la ubicación en donde serán
dispuestos los residuos sólidos de tipo orgánico, reciclable o contaminado (ANLA, 2016).
2.1.5.8 Elementos Expuestos: Se refiere a la presencia de personas, medios de
subsistencia, servicios ambientales y recursos económicos y sociales, bienes culturales e
infraestructura que por su localización pueden ser afectados por la manifestación de una amenaza
(ANLA, 2016).
2.1.5.9 Infraestructura del Proyecto: Comprende la infraestructura específica del
proyecto existente o proyectada, que se represente con puntos, líneas o polígonos. Ejemplo: pozos
exploratorios, vías, plataformas (ANLA, 2016).
2.1.6 PostgreSQL
Es un sistema gestor de bases de datos relacionales, orientado a objetos,
multiplataforma y open source. Está desarrollado desde 1996 por la comunidad del SGBD
POSGRES, que surgió a partir de un proyecto de investigación militar estadounidense con
participación civil. En PostgreSQL, todos los elementos de la base de datos van a poder tratarse
como objetos, algo parecido a un lenguaje de programación, es multisistema, por tanto puede ser
instalado en Microsoft Windows, GNU/Linux, MacOS, BSD y muchos otros sistemas operativos.
Es extensible, permite añadir funcionalidades que no vengan provistas de serie. Es escalable y
puede manejar bases de datos enormes, de más de 100 Terabytes y funciona bajo licencia libre, se
puede utilizar para cualquier propósito sin ningún problema (OpenWebinars, 2018).
22
2.1.7 PostGIS
Es una extensión del sistema de base de datos PostgreSQL, que permite el
almacenamiento y la manipulación de objetos geométricos vectoriales en bases de datos;
incluyendo además, el Sistema de Referencia Espacial; lo que la convierte en una base de datos
espacial para su utilización en Sistema de Información Geográfica. (Duke-Williams, 2006).
PostGIS ha sido desarrollado por la empresa canadiense Refraction Research Inc, especializada en
productos “Open Source”, como un proyecto de investigación de tecnologías de bases de datos
espaciales. Está publicado bajo licencia GNU/GPL (Bustos, 2012).
2.1.8 Apache Tomcat
Es un software que impulsa numerosas aplicaciones web críticas a gran escala en
una amplia gama de industrias y organizaciones. Utiliza una implementación de código abierto de
las tecnologías Java Servlet, JavaServer Pages, Java Expression Language y Java WebSocket. Las
especificaciones Java Servlet, JavaServer Pages, Java Expression Language y Java WebSocket se
desarrollan bajo el Proceso de la Comunidad Java. Se desarrolla en un entorno abierto y
participativo y se publica bajo la licencia de Apache versión2. El proyecto Apache Tomcat está
destinado a ser una colaboración de los mejores desarrolladores de todo el mundo (APACHE,
2020).
2.1.9 Geovisor
Es un sitio Web cuyo objetivo es ofrecer al usuario, de forma fácil e integrada el
acceso a una serie de recursos y servicios basados en información geográfica. Así, dentro una
Infraestructura de Datos Espaciales, los geovisores resuelven la conexión física y funcional entre
los almacenes de datos geográficos y los usuarios de Información Geográfica (IDESC, 2011).
23
2.1.10 Servicio de Mapas (WMS)
Es un estándar del Open Geospatial Consortium - OGC3, (en inglés Web Map
Service, abreviado WMS), que produce mapas de datos referenciados espacialmente, de forma
dinámica a partir de información geográfica. Los mapas producidos por WMS se generan
normalmente en un formato de imagen como PNG, GIF o JPEG, y opcionalmente como gráficos
(IDESC, 2011).
2.1.11 GeoServer
Es un servidor web que permite servir mapas y datos desde una variedad de
formatos a clientes estándar tales como navegadores web y programas GIS de escritorio. Los datos
se publican a través de interfaces basadas en estándares, como WMS, WFS, WCS, WPS, Tile
Caching y más. GeoServer viene con una interfaz de administración basada en navegador y se
conecta a múltiples fuentes de datos en el back-end (OSGeoLive, 2018).
2.1.12 Heron Mapping Client
Facilita la creación de aplicaciones de mapeo web con el kit de herramientas
GeoExt JavaScript. GeoExt es un poderoso kit de herramientas que combina la biblioteca de
OpenLayers con la experiencia de interfaz de usuario de Ext JS para ayudar a construir potentes
aplicaciones GIS en la web con JavaScript. El Heron MC aprovecha estos marcos al proporcionar
componentes de alto nivel y una convención para ensamblar rápidamente las aplicaciones
simplemente a través de la configuración. El uso de Heron está disponible bajo la licencia GNU
GPL v3 (HERON, 2011).
2.2 Estado del arte
A nivel internacional, en España se han descubierto yacimientos de petróleo y gas en varios
campos en tierra y mar, el primero de ellos de petróleo, en 1964, en Ayoluengo (Burgos), así que
24
el Ministerio para la Transición Ecológica del Gobierno de España, cuenta con un visor
cartográfico que permite consultar el mapa de posición de sondeos, permisos de investigación y
concesiones de explotación de hidrocarburos desde el año 2004 (MINETUR, 2017), como se
observa en la Ilustración 3.
Ilustración 3. Visor cartográfico del Gobierno de España. (MINETUR)
A nivel nacional y local, La Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH), entidad que
administra los recursos de petróleo y gas en el país, ha dispuesto un geovisor que permite visualizar
gráfica y dinámicamente capas de información geográfica en formato ráster y vector. Además,
permite la consulta del Mapa de Tierras el cual es actualizado continuamente y permite identificar
“las areas que se encuentran en exploracion y explotacion y las areas disponibles para la
celebracion de contratos en las diferentes cuencas sedimentarias del país” (ICDE, 2017).
25
Ilustración 4. Geovisor ANH. (ANH)
En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se presenta una vista del geovisor d
e la ANH, en el cual se podrá consultar los servicios de mapas generados desde otras entidades y
correlacionarlos con las capas del Mapa de Tierras. Adicionalmente, cuenta con herramientas
básicas para navegar, descargar, importar y realizar análisis espacial a partir de una capa de trabajo
o de interés.
Por otro lado, la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA), encargada de que
los proyectos. obras o actividades sujetos de licenciamiento, permiso o trámite ambiental cumplan
con la normativa ambiental, cuenta con el Visor SIAC versión 1.0., una plataforma que centraliza
la información geográfica oficial de las distintas instituciones involucradas en el sector ambiental,
para su visualización, manejo, y análisis (SIAC, 2016).
26
Ilustración 5. Geovisor SIAC. (ANLA)
En la Ilustración 5 se presenta una vista del geovisor de la ANLA, esta herramienta va
dirigida a profesionales, instituciones, empresas u organizaciones y, en general, a los ciudadanos
que tienen el interés y la necesidad de consultar, procesar y analizar datos ambientales asociados
a diferentes variables, de tal manera que sirva como apoyo para la planificación, toma de
decisiones sobre el territorio, evaluación de impactos ambientales, programación de actividades
productivas, identificación de tendencias, generación de pronósticos y predicción de alertas
ambientales (SIAC, 2016).
La información espacial que contiene el visor en cada caso, es de carácter informativo,
transitorio, aproximado y sin validez legal, por cuanto se encuentra en permanente actualización
por parte de las entidades responsables de su generación. En este caso, las entidades son
responsables de administrar el funcionamiento del geovisor y se reservan el derecho de cambiar,
suspender temporalmente o interrumpir el acceso y uso del mismo, al igual que el de sus términos
y condiciones de uso, con o sin previo aviso en cualquier momento, sin asumir ninguna
responsabilidad sobre los inconvenientes que esto pueda causar.
27
2.3 Marco teórico
2.3.1 Teoría general de sistemas (TGS): La TGS afirma que las propiedades de
los sistemas, no pueden ser descritos en términos de sus elementos separados; su comprensión se
presenta cuando se estudian globalmente. La TGS se fundamenta en tres premisas básicas:
1. Los sistemas existen dentro de sistemas: dentro de otro sistema más grande.
2. Los sistemas son abiertos: es consecuencia del anterior. Cada sistema que se
examine, excepto el menor o mayor, recibe y descarga algo en los otros sistemas, generalmente en
los contiguos. Los sistemas abiertos se caracterizan por un proceso de cambio infinito con su
entorno, que son los otros sistemas. Cuando el intercambio cesa, el sistema se desintegra, esto es,
pierde sus fuentes de energía.
3. Las funciones de un sistema dependen de su estructura: para los sistemas
biológicos y mecánicos esta afirmación es intuitiva (Gabay, 2016).
2.3.2 Teoría orgánica sobre el origen del petróleo: Actualmente, existen varias
teorías acerca del origen del petróleo, una de las más aceptadas es la Teoría Orgánica de Engler
(1911), sostiene que el petróleo se originó por la descomposición de los restos animales y algas
microscópicas acumuladas en los fondos de las lagunas y ríos.
La materia orgánica se cubrió paulatinamente con capas cada vez más gruesas de
sedimentos y que en condiciones determinadas de presión, temperatura y tiempo se descompuso
lentamente en hidrocarburos sencillos , con pequeñas cantidades de azufre, oxígeno, nitrógeno y
trazas de metales como el: hierro, níquel, cromo y vanadio, esta teoría se fundamenta en la
localización de los mantos de petróleo, ya que todos ellos se hallan en terrenos sedimentarios,
28
además los componentes antes señalados son característicos de los organismos vivientes (Higinio,
2006).
2.4 Marco normativo
2.4.1 Decreto 636 de 1974: Reorganiza el sector minero energético; el Ministerio
de Minas y Petróleos pasa a denominarse Ministerio de Minas y Energía con la función principal
de formular y adoptar las políticas, planes generales, programas y proyectos del sector, además de
fijar los criterios para el planteamiento de la transmisión y distribución de conformidad con la ley
(Prada, 2015).
2.4.2 Decreto 4137 de 2011: La Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH) se
convierte en Agencia Estatal del sector descentralizado de la rama ejecutiva del orden nacional,
con personería jurídica, patrimonio propio y autonomía administrativa, técnica y financiera,
adscrita al Ministerio de Minas y Energía (Prada, 2015). Su objetivo es administrar integralmente
las reservas y recursos hidrocarburíferos de propiedad de la nación; promover el aprovechamiento
óptimo y sostenible de los recursos hidrocarburíferos y contribuir a la seguridad energética
nacional en beneficio de los colombianos, lo que le implica representar los intereses nacionales en
materia de exploración y explotación del subsuelo en relación con estos recursos (MINMINAS,
2011).
2.4.3 Decreto 573 de 2011: Se crea la Autoridad Nacional de Licencias
Ambientales (ANLA), con autonomía administrativa y financiera, sin personería jurídica, adscrita
al Sector Administrativo de Ambiente y Desarrollo Sostenible, encargada de que los proyectos,
obras o actividades sujetos de licenciamiento, permiso o trámite ambiental cumplan con la
normativa ambiental, de tal manera que contribuyan al desarrollo sostenible ambiental del país
(DAFP, 2011).
29
3 METODOLOGÍA
El visor geográfico fue desarrollado bajo la metodología Scrum, que utiliza un
método ágil donde la planeación es incremental y resulta más fácil el cambio del proceso para
ajustarse a los requerimientos. Se listan las tareas que se llevaran a cabo durante el diseño y
desarrollo del visor, lo que permite la planificación y el inicio del proceso con las primeras
funcionalidades del producto, se realizan retroalimentaciones para evaluar el avance y dar solución
efectiva a los posibles inconvenientes, dando paso a la siguiente fase de desarrollo. Así, el producto
se divide en pedazos, se establecen entregas rápidas y se da solución a los posibles cambios.
Adicionalmente, se contempla la construcción del visor geográfico, bajo el modelo
orientado a reutilización, lo que permite reducir las cargas de desarrollo del software, mediante el
análisis de componentes y la integración o modificación de algunas funcionalidades, de acuerdo a
los requerimientos establecidos con anterioridad.
3.1 Fases del proyecto
De acuerdo a la metodología establecida para el desarrollo del proyecto y el plazo
máximo de 3 meses para llevar a cabo su ejecución, se establecen tres fases generales, que
acompañan de inicio a fin el desarrollo del visor geográfico, como se aprecia en la Ilustración 6.
Ilustración 6. Esquema de la metodología establecida para el desarrollo del software
30
3.1.1 Primera fase
Corresponde a la planificación del proyecto, donde se identifican las necesidades
que llevan a la construcción de un objetivo general y la manera en que se da solución a través de
unos objetivos específicos. De allí, sigue la especificación de requerimientos donde se identifican
las funcionalidades que se van a desarrollar durante el proceso y el diseño de arquitectura, que
documenta las perspectivas del sistema a partir de una representación simplificada de la realidad,
es decir, se realizan diversos elementos gráficos que se combinan para formar diagramas y permitir
las vistas necesarias que describen los actores, objetos y casos de uso que intervienen en el
desarrollo del sistema.
3.1.2 Segunda fase
Corresponde a los sprint que tienen una duración fija de 2 semanas, en este caso,
se planteó un total de 4 sprint, cada uno con la meta de una funcionalidad especifica del proyecto,
al finalizar cada iteración se realiza una retroalimentación de los avances obtenidos y
recomendaciones de los ajustes pertinentes, para continuar con la siguiente iteración, hasta
finalizar el ciclo.
3.1.3 Tercera fase
Corresponde al cierre del proyecto, donde se establecen las conclusiones obtenidas
durante el proceso, se entrega el producto y la documentación asociada para su uso, dando por
cumplidos los objetivos planteados al inicio del proyecto.
3.2 Cronograma
El cronograma de actividades establecido para el desarrollo del visor geográfico
fue planteado en un plazo máximo de 3 meses, que corresponde a 12 semanas. Las tareas se
31
dividieron en tres fases generales. La primera fase, corresponde a la definición de objetivos,
búsqueda de marcos de referencia, definición de metodología, especificación de requerimientos y
diseño de arquitectura, fue realizada en las primeras tres semanas. La segunda fase, corresponde a
los 4 sprint para la selección y desarrollo de las funcionalidades del visor y la revisión y evaluación
de los avances obtenidos, fue realizada en dos meses. La tercera fase, corresponde a la redacción
de conclusiones, entrega del producto y documentación asociada, fue realizada en la última semana
(Ver Anexo A).
3.3 Instrumentos o herramientas utilizadas
3.3.1 Herramientas de Software
En el desarrollo del visor geográfico GEOVEX, se utilizó el software SIG de
código abierto, Quantum GIS, para la estructuración de las capas, atributos y estilos que se
dispusieron en el visor geográfico. Seguido, se utilizó el sistema gestor de bases de datos
relacionales, orientado a objetos, multiplataforma y open source, PostgreSQL junto a PostGIS,
módulo que adiciona el componente espacial a la base de datos. Posteriormente, se utilizó el
servidor web GeoServer, donde se vinculó la base de datos para la publicación de las capas y
finalmente, se utilizó el software de código abierto, Apache Tomcat, como soporte al servicio de
mapas junto a Heron Mapping Client, que facilitó la creación del geovisor y sus funcionalidades.
3.4 Población y muestra
3.4.1 Población
El sector de hidrocarburos se ha convertido en un elemento fundamental para el
desarrollo de nuestra sociedad. Su transcendencia no se restringe a un concepto puramente
económico, sino que también incide en otros ámbitos como el político, ambiental, social y
económico. Es de resaltar que dicho energético se constituye a nivel nacional en el principal
32
generador de recursos por exportaciones, así como de bienes para programas y proyectos de
desarrollo social, regional y de infraestructura, que permiten el mejoramiento de la calidad de vida
de los ciudadanos (UPME, 2013).
3.4.1.1 Segmentación de la población.
La cadena del sector hidrocarburos se compone de dos grandes áreas: una llamada
upstream, donde se realizan las actividades de búsqueda de potenciales yacimientos de crudo y
gas, perforación y explotación de pozos. En términos generales, comprende las actividades de
exploración sísmica, exploración perforatoria y producción (EITI, 2016).
La segunda área denominada downstream, donde se realizan las actividades de
transformación de hidrocarburos para su posterior venta. Incluye el proceso de refinación del crudo
y el procesamiento del gas natural, con el fin de transformarlos en productos derivados comerciales
(combustibles, ceras, gas licuado de petróleo, petroquímicos, asfalto y demás compuestos para la
producción de gran cantidad de productos de consumo para la sociedad). En términos generales,
comprende las actividades de refinación, transporte y comercialización (EITI, 2016).
En este caso, el propósito del visor geográfico es disponer, visualizar y consultar la
información geográfica generada en la etapa de exploración perforatoria de hidrocarburos, que
consiste en la perforación de pozos, con el objetivo de llegar hasta la capa de roca donde
posiblemente se pudieron acumular los hidrocarburos (petróleo y gas). Esta etapa inicia, por lo
general, después de que se obtiene la información del estudio sísmico.
3.5 Recolección de datos
La información geográfica generada en la etapa de exploración perforatoria de
hidrocarburos, sigue el modelo de datos geográficos de la ANLA, adoptado en la resolución 2182
33
de 2016, que estandariza la estructuración, diligenciamiento y presentación de la información
espacial para la elaboración de estudios ambientales e Informes de Cumplimiento Ambiental
(ICA). La información fue recolectada de los diferentes ICAs presentados a la ANLA y agrupada
en tres temáticas generales. Limites, corresponde a algunas capas de la cartografía base del país.
Proyecto, contiene los bloques licenciados por la ANH y áreas de perforación exploratoria
licenciados por la ANLA, además de la infraestructura asociada al proyecto como locaciones, vías
de acceso y pozos de exploración. Medio Abiótico, corresponde al uso y aprovechamiento de
recursos naturales, como captaciones de agua superficial o subterránea, vertimientos, ocupaciones
de cauce, materiales de construcción y disposición de residuos sólidos.
3.5.1 Tipos de datos
Los datos corresponden a capas geográficas de tipo shapefile, un formato estándar
para el intercambio de información geográfica, que puede ser usado en software comercial o
software libre. Almacena la ubicación geométrica y la información de atributos de las entidades
geográficas. Las entidades geográficas de un shapefile se pueden representar por medio de puntos,
líneas o polígonos (áreas) (ESRI, 2016).
Los shapefile con la información que será dispuesta en el visor, fueron publicados
con un estilo SLD que define las reglas de simbolización para conjuntos de entidades geográficas
dentro de una capa WMS especificada. Un estilo puede tener varias reglas y cada regla puede tener
un filtro que describe las entidades que se deben representar y varios simbolizadores que describen
cómo se deben representar esas entidades (ArcGIS, 2019).
34
4 DESARROLLO DE LA PROPUESTA
4.1 Definición de requerimientos
La necesidad de disponer la información geográfica de la exploración perforatoria
de hidrocarburos a funcionarios que no manejan un software GIS y requieren de insumos
cartográficos para la planeación, elaboración y ejecución de sus actividades, conlleva al desarrollo
de un visor geográfico con unos requerimientos específicos.
4.1.1 Requerimientos funcionales
Los requerimientos funcionales describen lo que el sistema debe hacer,
estableciendo con detalle su función, entradas y salidas, y excepciones. La definición de los
requerimientos funcionales para el desarrollo del visor geográfico, se presentan en la Tabla 1.
Tabla 1. Requerimientos funcionales del visor GEOVEX
ÍTEM DESCRIPCIÓN
RF-GEOVEX-01 Visualizar las capas de información geográfica asociadas a la
exploración perforatoria de hidrocarburos.
RF-GEOVEX-02 Consultar los atributos de las capas de información geográfica a
través de una ventana pop up.
RF-GEOVEX-03 Activar y desactivar las capas de información geográfica.
RF-GEOVEX-04 Desplazar la vista del mapa hacia el área de interés.
RF-GEOVEX-05 Acercar la vista del mapa hacia el área de interés.
RF-GEOVEX-06 Alejar la vista del mapa hacia el área de interés.
RF-GEOVEX-07 Buscar coordenadas (latitud, longitud) en el área de visualización.
RF-GEOVEX-08 Realizar mediciones de distancias y áreas, sobre elementos
presentes en el visor geográfico.
RF-GEOVEX-09 Crear geometrías de tipo punto, línea o polígono.
35
RF-GEOVEX-10 Modificar geometrías de tipo punto, línea o polígono.
Fuente: Elaboración propia.
Los requerimientos no funcionales son restricciones de los servicios o funciones
ofrecidos por el sistema. Incluyen restricciones de tiempo, sobre el proceso de desarrollo y
estándares. La definición de los requerimientos no funcionales para el desarrollo del visor
geográfico, se presentan en la Tabla 2.
Tabla 2. Requerimientos no funcionales del visor GEOVEX
ÍTEM DESCRIPCIÓN
RNF-GEOVEX-01 El manejo del visor debe ser de fácil interpretación en la
interacción del usuario.
RNF-GEOVEX-02 El visor debe estar disponible las 24 horas del día.
RNF-GEOVEX-03 La herramienta debe ser eficiente a la hora de desplegar las capas
geográficas.
RNF-GEOVEX-04 La herramienta debe tener baja tolerancia a fallas.
RNF-GEOVEX-05 Las capas geográficas deben estar en el sistema de referencia
Magna Colombia Bogotá.
RNF-GEOVEX-06 La tecnología utilizada debe ser de software libre.
RNF-GEOVEX-07 Los usuarios del visor geográfico no podrán modificar las capas de
información geográfica.
RNF-GEOVEX-08 El visor debe funcionar únicamente en equipos de escritorio.
Fuente: Elaboración propia.
4.1.2 Actores del sistema
En el sistema está involucrado un actor, que corresponde a los funcionarios de la
vicepresidencia de exploración perforatoria de hidrocarburos, quienes requieren visualizar y
consultar la información geográfica vinculada a los diferentes proyectos que se tienen en
Colombia, como se muestra en la Tabla 3.
36
Tabla 3. Actores que intervienen en el sistema
NOMBRE USUARIO AC-GEOVEX-01
DESCRIPCIÓN
Persona que por sus funciones asignadas se involucra con la
exploración perforatoria de hidrocarburos y puede acceder al visor
geográfico a través de un explorador web.
CAPACIDADES
Visualizar y consultar la información atributiva de las capas
geográficas, buscar coordenadas, medir distancias y áreas, crear
geometrías de tipo punto, línea o polígono.
Fuente: Elaboración propia.
4.1.3 Diagrama de casos de uso
El diagrama de casos de uso representa la forma en como un usuario (actor) opera
con el sistema en desarrollo, a partir de las funcionalidades planteadas en los requerimientos, como
se observa en la Ilustración 7.
Ilustración 7. Diagrama de casos de uso para el visor GEOVEX
37
4.2 Diseño de la arquitectura
La arquitectura del sistema se divide en lógica y física. La arquitectura lógica,
presenta la funcionalidad del sistema y específica en detalle la solución, a través de las clases que
se encuentran involucradas y los objetos que se relacionan para llevar a cabo el desarrollo del visor
geográfico. La arquitectura física, presenta una descripción detallada del sistema en términos de
hardware y software del sistema, con el fin de identificar en que programas o procesos las clases
y objetos están localizados y de qué manera se ejecutan, a través del diagrama de componentes.
4.2.1 Diagrama de componentes
El diagrama de componentes ilustra la parte modular del sistema que encapsula su
contenido y permite la comunicación y el acoplamiento de las partes. En este caso, presenta cuatro
partes modulares, inicia con la estructuración de la base de datos en PostgreSQL junto a la
extensión geográfica PostGIS, que aporta el sistema de referencia a los datos. La base de datos
geográfica se vincula con el servidor de mapas web Geoserver, para la publicación de la
información geográfica con la especificación WMS, que es llamada en el visor geográfico
GEOVEX. Finalmente, el navegador web recibe todo el contenido y lo dispone, de acuerdo a la
configuración realizada en Heron MC, como se muestra en la Ilustración 8.
38
Ilustración 8. Diagrama de componentes para el visor GEOVEX
4.2.2 Diagrama de despliegue
El diagrama de despliegue presenta el software necesario para la operación del
visor geográfico, además de sus entornos de ejecución. En este caso, presenta tres nodos, servidor
de base de datos, servidor de aplicaciones y cliente. El nodo inicial corresponde al servidor en el
cual está alojado el motor de la base de datos con la información geográfica, el nodo central
corresponde al servidor de aplicaciones donde se definieron los entornos de ejecución para
Geoserver y el framework Heron MC. El nodo final es llamado Cliente, porque en esta parte se
dispone el acceso al visor geográfico, mediante un navegador web, como se observa en la
Ilustración 9.
39
Ilustración 9. Diagrama de despliegue para el visor GEOVEX
4.2.3 Diagrama de persistencia
La información generada en la etapa de exploración perforatoria de hidrocarburos,
se encuentra documentada en los Estudios de Impacto Ambiental (EIA) y Planes de Manejo
Ambiental (PMA) que son presentados a la autoridad para el trámite de la licencia, los reportes de
actividades en el área de perforación exploratoria se presentan en los Informes de Cumplimiento
Ambiental (ICA). La información fue georreferenciada a partir de las coordenadas que se
encuentran en los documentos, haciendo uso del software QGIS. En la Ilustración 10, se presenta
parte del diagrama con el cual fue estructurada la información, que se encuentra vinculada al visor.
El diagrama en su totalidad se encuentra en el Anexo B.
40
Ilustración 10. Diagrama de persistencia para el visor GEOVEX
4.3 Desarrollo
4.3.1 Estructuración base de datos geográfica
En esta parte, ya se tienen definidas las capas de información geográfica con sus
respectivos atributos y tipos de datos alfanuméricos. La base de datos es creada en PostgreSQL
versión 12 con el nombre “geovexdb”, mediante pgAdmin 4, una herramienta de código abierto
para la administración de bases de datos en PostgreSQL. Se añade la extensión PostGIS que otorga
el componente espacial a los datos. La información es cargada con el plugin PostGIS Shapefile
and DBF Loader Exporter, el cual solicita los parámetros de conexión a la base de datos, las capas
que se desean importar y el sistema de referencia adecuado.
41
Ilustración 11. Estructuración de la base datos geográfica en PostgreSQL
4.3.2 Publicación de capas en Geoserver
La publicación de las capas como se observa en la Ilustración 12, requiere primero,
la instalación de Apache Tomcat versión 8.5.55 como soporte al servicio de mapas, en el puerto
localhost 8080, segundo, la descarga del archivo geoserver.war versión 2.15.1, que se guarda en
la ruta ApacheSoftware Foundation\Tomcat 8.5\webapps, tercero, ingresar a
http://localhost:8080/geoserver desde un navegador web y visualizar la página principal de
Geoserver, cuarto, realizar las siguientes configuraciones: 1. Agregar un nuevo Espacio de trabajo.
2. En la sección Estilos, cargar los archivos sld definidos para cada capa, en el software QGIS. 3.
Ingresar a la opción Almacenes de datos y vincular la base de datos. 4. En la sección Capas,
42
seleccionar el espacio de trabajo y la opción Publicación que se encuentra frente al nombre de cada
capa. 5. Configurar la información básica del recurso, asignando título, palabras clave, sistema de
referencia, encuadre y estilo, previamente diseñado en QGIS.
Ilustración 12. Capas de información geográfica en Geoserver
4.3.3 Creación del visor en Heron MC
El visor geográfico fue diseñado siguiendo la estructura que maneja Heron
Mapping Client en la creación de aplicaciones de mapeo web. En la Ilustración 13 se aprecia la
estructura empleada en la creación del visor, contiene carpetas con los estilos, recursos, librerías y
scripts en formato html y js con la configuración de la interfaz y sus funcionalidades.
43
Ilustración 13. Estructura de la carpeta del visor GEOVEX
4.3.3.1 Archivos HTML
El archivo principal del geovisor es llamado “index.html”, invoca las librerías que
se requieren para el desarrollo de las funcionalidades, estilos, temas, recursos como las imágenes
de la interfaz principal y los scripts que realizan el llamado de las capas geográficas y la disposición
de la configuración del visor, como se aprecia en la Ilustración 14.
Ilustración 14. Archivo index.html del visor GEOVEX
44
4.3.3.2 Archivos JavaScript
Los archivos con formato js contenidos dentro de la carpeta Script, corresponden a archivos de
texto en lenguaje JavaScript, llamados Heron.js, DefaultOptionsWorld.js y DefaultOptionsNL.js
como se aprecia en la Ilustración 15. El primero, contiene el llamado a las librerías del framework
Heron MC, como se aprecia en la Ilustración 16. El segundo, realiza el llamado de los servicios
WMS con los mapas base y la información temática, para la visualización de las capas, como se
aprecia en la Ilustración 17. El tercero, contiene la configuración de las funcionalidades que serán
dispuestas en el visor, como el sistema de referencia, la ventana pop up para consulta de las capas,
la barra de estado con las herramientas de paneo, búsqueda de coordenadas, medición de longitudes
y áreas, y creación de geometrías, como se aprecia en la Ilustración 18.
Ilustración 15. Archivos en lenguaje JavaScript
Ilustración 16. Fragmento de código Heron.js
Ilustración 17. fragmento de código DefaultOptionsWorld.js
45
Ilustración 18. Fragmento de código DefaultOptionsNL.js
4.3.4 Interfaz principal
El diseño de la interfaz gráfica del visor, presenta el despliegue de las capas
involucradas en la exploración perforatoria de hidrocarburos y la disposición de herramientas de
paneo, consulta, búsqueda, medición, creación y modificación, que obedecen al cumplimiento de
los casos de uso y la definición de requerimientos.
Ilustración 19. Interfaz principal del visor GEOVEX
La Ilustración 19 presenta la interfaz del visor GEOVEX. La parte superior
contiene el nombre de la herramienta. La parte izquierda contiene tres paneles, el primero con los
mapas base y las capas temáticas, el segundo, permite aplicar transparencia a las capas activas y
46
el tercero, permite guardar vistas del mapa como favoritos. Las capas temáticas fueron clasificadas
en tres grupos, Límites contiene la cartografía base del país Departamento, Municipio y Vereda,
además de las Corporaciones y La Zonificación Hidrográfica. Proyecto presenta las áreas y
bloques licenciados por la autoridad ambiental y la infraestructura relacionada con la locación del
pozo. Medio Abiótico, contiene las capas correspondientes al uso y aprovechamiento de recursos
naturales, como se aprecia en la figura.
Ilustración 20. Panel izquierdo del visor GEOVEX
La parte central contiene tres paneles, como se aprecia en la Ilustración 21, el
primero presenta la barra de herramientas con las funcionalidades requeridas, el segundo con la
vista del mapa y el tercero, contiene la barra de estado con la escala y el sistema de referencia, que
muestra las coordenadas en longitud (X) y latitud (Y), de la ubicación en la cual se encuentre
apuntando el cursor del mouse. La herramienta Crear Geometría, despliega un panel adicional con
47
las opciones del tipo de geometría que se quiere dibujar, las modificaciones de forma y estilo, la
selección y eliminación de geometrías, y por último, el cargue o descarga de las capas creadas.
Ilustración 21. Panel central del visor GEOVEX
La parte derecha, presenta la leyenda de las capas activas en la vista del mapa, como
se aprecia en la Ilustración 22. Los estilos fueron seleccionados para cada shapefile, en el software
QGIS, y guardados en formato sld. Luego, fueron cargados en Geoserver, y utilizados en la
publicación de la información geográfica.
Ilustración 22. Panel derecho del visor GEOVEX
48
5 PRODUCTOS A ENTREGAR
5.1 Resultados
5.1.1 Requerimientos funcionales y no funcionales
La definición de los requerimientos funcionales y no funcionales para el desarrollo
del visor GEOVEX, se presenta en la página 33 de este documento. Fueron definidos 10
requerimientos funcionales y 8 requerimientos no funcionales. En la Tabla 4, se presentan los
resultados obtenidos en el cumplimiento de las funcionalidades.
Tabla 4. Funcionalidades del visor GEOVEX asociadas a los casos de uso
CASO DE
USO
VISTA DESCRIPCIÓN
CU-01
Visualizar
capas
geográficas
Las capas geográficas son
desplegadas en la vista del mapa,
de acuerdo a los estilos
predefenidos en su publicación.
Se aprecia, que cada shapefile
toma un color diferente en la
visualización, de acuerdo al tipo
de geometría que se representa.
De esta manera, es posible
diferenciar una capa de otras.
CU-02
Desplazar
vista mapa
El ícono que se muestra con
anterioridad, permite realizar un
paneo alrededor de la vista del
mapa y navegar a través de las
capas dispuestas en el visor.
CU-03
Acercar vista
mapa
El ícono que se muestra con
anterioridad, permite realizar
zoom in o acercar la vista del
mapa, hacia la zona deseada y
observar con mayor detalle la
ubicación.
49
CU-04
Alejar vista
mapa
El ícono que se muestra con
anterioridad, permite realizar
zoom out o alejar la vista del
mapa, hacia la zona deseada y
observar un panorama general de
la ubicación.
CU-05
Modificar
estado capa
Las capas geográficas disponibles
en el visor, se encuentran en la
parte izquierda, dentro del panel
llamado “Capas”, a su vez se
dividen en Mapa Base y VEX,
que contiene toda la información
asociada al proyecto. La capa se
activa dando clic en el checkbox y
se despliega en la vista del mapa,
se desactiva dando nuevamente
clic. Es posible activar o apagar
todas las capas al mismo tiempo.
CU-06
Consultar
capas
geográficas
El ícono que se muestra con
anterioridad, permite consultar los
atributos de las capas geográficas
dispuestas en el visor. Al hacer
clic sobre la capa, se despliega
una ventana emergente o pop up
que muestra el nombre del
shapefile que se está consultando
y sus respectivos atributos.
CU-07
Buscar
coordenadas
El ícono que se muestra con
anterioridad, permite realizar la
búsqueda de coordenadas en el
visor. Al hacer clic sobre el ícono,
se despliega una ventana
emergente, que solicita el ingreso
de la coordenada X (longitud) y la
coordenada Y (latitud), se da clic
50
en “Go” e inmediatamente la vista
del mapa se desplaza a la
ubicación ingresada.
CU-08
Medir
distancias y
áreas
Los íconos que se muestran con
anterioridad, permiten realizar
mediciones en el visor. Al hacer
clic sobre el primero, el cursor
aparece en forma de cruz, se
toman los puntos deseados, y en
la barra de estado aparece la
longitud. El segundo ícono,
realiza el mismo proceso, a
diferencia que muestra el área en
la barra de estado.
CU-09
Crear
geometrías
El ícono que se muestra con
anterioridad, permite crear
geometrías en el visor. Al hacer
clic sobre el ícono, se despliega
una barra de herramientas
emergente, con las opciones de
crear puntos, líneas o polígonos
en la vista del mapa.
CU-10
Modificar
geometría
El ícono que se muestra con
anterioridad, permite modificar
geometrías en el visor. Al hacer
clic sobre el ícono, se despliega
una barra de herramientas
emergente, con las opciones de
editar vértices, modificar estilo y
eliminar las geometrías creadas.
Fuente: Elaboración propia.
51
5.1.2 Arquitectura del sistema
El diseño de la arquitectura del visor geográfico, donde se presenta la organización
lógica y física del sistema, en cuanto al software y hardware empleado en el desarrollo de la
herramienta, fue realizado a través de diagramas bajo el lenguaje de especificación y modelado
UML, los cuales se presentan desde la página 36 de este documento.
5.1.3 Pruebas o validación
La evaluación de funcionalidad del visor geográfico GEOVEX, se realizó bajo las
métricas de calidad de un producto de software, de la norma ISO 9126-3. Los parámetros tenidos
en cuenta, fueron características como funcionalidad, fiabilidad, usabilidad, eficiencia, facilidad
de mantenimiento y portabilidad, cada una se evalúo en una escala de 1 a 5, donde 1 corresponde
a Muy insatisfecho y 5 Muy satisfecho, como se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5. Escala de calificación parámetros de calidad
Fuente: Elaboración propia.
En este caso, se seleccionaron 10 profesionales del área de exploración perforatoria, con el conocimiento en el tema de
hidrocarburos y la necesidad de visualizar y consultar la información geográfica. Cada profesional indico su grado de
satisfacción, en la interacción con la herramienta, de acuerdo a los parámetros de calidad establecidos, como se presentan en la
Tabla 6
Tabla 6. Resultados de la evaluación de calidad
ESCALA DE CALIFICACIÓN
DESCRIPCIÓN CALIFICACIÓN
Muy insatisfecho 1
Insatisfecho 2
Poco satisfecho 3
Satisfecho 4
Muy satisfecho 5
52
PARÁMETRO CALIFICACIÓN
PF-1 PF-2 PF-3 PF-4 PF-5 PF-6 PF-7 PF-8 PF-9 PF-10
ACCESIBLE 5 3 3 3 4 3 3 4 3 3
FUNCIONABLE 5 5 5 5 5 4 5 5 4 5
INTUITIVO 3 4 4 3 3 5 5 5 3 4
APRENDIBLE 4 3 5 5 3 3 4 4 4 4
COMPRENSIBLE 5 3 3 4 5 3 4 4 5 4
USABLE 4 5 3 3 5 4 4 3 3 3
CONFIABLE 5 5 5 4 5 5 4 4 5 4
INTEGRO 3 3 3 5 4 5 3 3 5 5
CORRECTO 5 5 5 5 4 5 4 4 5 4
EFICIENTE 4 4 3 5 4 4 3 5 3 5 Fuente: Elaboración propia.
Los resultados obtenidos en la evaluación de calidad, arrojan una satisfacción
general respecto a los parámetros evaluados para el visor GEOVEX, como se muestra en la
Ilustración 23. Por consiguiente, la herramienta diseñada, desarrollada y presentada a lo largo de
este documento, respondió de manera positiva en la interacción con algunos de los profesionales,
que hacen parte del área de exploración perforatoria de hidrocarburos.
Ilustración 23. Resultados de la evaluación de calidad
0
1
2
3
4
5
6
EVALUACIÓN DE CALIDAD DEL VISOR GEOVEX
PF-1 PF-2 PF-3 PF-4 PF-5 PF-6 PF-7 PF-8 PF-9 PF-10
53
5.2 Conclusiones
- El desarrollo de herramientas enfocadas a la visualización de información
geográfica, disponible comúnmente en formatos que no son manejados por todas las personas y
que requieren de un software especializado para su disposición, visualización y consulta, permite
la interacción de cualquier usuario con este tipo de información, que resulta esencial a la hora de
tomar de decisiones en la planeación, ejecución y seguimiento de actividades sobre el territorio.
- En la industria petrolera, puntualmente la fase de exploración perforatoria, no
todas las personas involucradas con el proyecto se encuentran en campo, específicamente en la
zona donde se realiza la exploración de hidrocarburos, y muchas de las decisiones importantes se
toman en oficina detrás de un escritorio. De la misma manera que, no todas las personas se
encuentran familiarizadas con el manejo de coordenadas, orígenes y sistemas de referencia, es
importante que los profesionales pierdan poco a poco el tabú con estos conceptos y se involucren
en el manejo de capas geográficas que les permita agilizar sus tareas diarias y obtener una visión
más cercana de la realidad.
- La definición de requerimientos permitió establecer un punto de partida en el
desarrollo del visor geográfico. En esta parte, se realizó un proceso de comprensión y
especificación de las funcionalidades que se dispondrían en el sistema, si no se definen de manera
adecuada, pueden presentarse problemas posteriores en el diseño y desarrollo, llevando a
reprocesos y demoras en la entrega del producto.
- El diseño de la arquitectura física y lógica del sistema, mediante el lenguaje de
modelado UML, facilitó la definición de las herramientas que se iban a emplear en términos de
hardware y software, durante el desarrollo del sistema. De esta manera, se establece desde el inicio
54
la interacción de las funciones y la disponibilidad del software que se va utilizar, en sus versiones
más estables.
- El visor geográfico denominado GEOVEX, logró consolidar en una única
herramienta toda la información relacionada con la exploración perforatoria de hidrocarburos que
se encuentra en diferentes documentos, algunos de ellos muy antiguos, como estudios de impacto
ambiental y planes de manejo ambiental, que se presentan al inicio del proyecto, como requisito
de licenciamiento, y otros como informes de cumplimiento ambiental, que recopilan las
actividades realizadas en el área de exploración y el uso de aprovechamiento de recursos naturales.
De esta manera, los profesionales involucrados en el tema, no malgastan su tiempo realizando la
búsqueda en diferentes archivos o guiándose de cartografía desactualizada. Adicionalmente,
cuentan con herramientas de apoyo como búsqueda de coordenadas, medición de longitudes y
áreas y creación de geometrías, que enriquecen la toma de decisiones y el control en la disminución
de la calidad de los ecosistemas, producto de la actividad petrolera.
55
5.3 Recomendaciones
- La adición de nuevas capas geográficas o actualización de las ya existentes en el
visor geográfico, requiere de una serie de consideraciones a tener en cuenta, antes de realizar esta
acción, primero realizar una limpieza de los atributos que sean redundantes o no sean necesarios
al momento de consultar la capa, segundo definir el sistema de referencia adecuado, en el cual fue
montado el visor, tercero una adecuada estructuración en la base de datos, y por último, la
definición de estilos en formato sld, en el software QGIS, para su adecuada visualización en la
vista del mapa.
- La inclusión de nuevas funcionalidades al visor geográfico, requiere de una
comprensión previa del código JavaScript en el cual fue dispuesto el visor, es necesario entender
la interacción de los archivos, carpetas y rutas de las librerías, que se definieron en el desarrollo,
además de la lógica al momento de declarar las funciones y la manera en que son llamadas por el
framework Heron Mapping Client. Adicionalmente, se recomienda realizar un planteamiento
sobre qué tan útil e intuitiva resulta la funcionalidad que se quiere incluir, no resulta bien recargar
el visor con muchas funcionalidades que no sean comprensibles para el usuario o que lo encuentre
confuso y poco eficiente.
56
6 REFERENCIAS
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59
7 ANEXOS
Anexo A. Cronograma de actividades para el desarrollo del visor GEOVEX.
Anexo B. Diagrama de persistencia de la base de datos PostgreSQL.
