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Información raster en el plan INFOCA: herramientas de cálculo y mantenimiento. Martínez Carmona, Juan Francisco (1) Senra Rivero, Francisco (2) Ruiz Gutiérrez, Carlos (3)

(1) Ingeniero de montes. Trabajador autónomo. Consejería de Medio Ambiente. Junta de Andalucía. (2) Ingeniero de montes. Agencia de Medio Ambiente y Agua. Consejería de Medio Ambiente. Junta de Andalucía. (3) Ingeniero técnico forestal. Agencia de Medio Ambiente y Agua. Consejería de Medio Ambiente. Junta de Andalucía.

1 Introducción La topografía, el combustible y el tiempo atmosférico son los factores que condicionan el desarrollo de un incendio forestal. Todas estas variables comparten además la forma de ser representadas en un Sistema de Información Geográfica: el formato ráster. Cómo asegurar que esta información esté disponible para los responsables de la emergencia con la calidad suficiente ha sido siempre un reto para los técnicos de apoyo de la dirección de la extinción. Este trabajo describe la herramienta que se usa en el plan INFOCA para el estudio de la topografía y el combustible.

Información como la pendiente o la combustibilidad es difícil obtenerla en tiempo real para la zona de interés o muy laborioso prepararla para todo el territorio. A lo largo de los últimos diez años se han valorado distintas líneas de trabajo. El más destacable fue renunciar a la resolución espacial de la información para obtener capas que cubrían toda Andalucía (87.268 Km2), trabajando con píxeles de 500 x 500 metros. Esta información, ágil y fácil de mantener, resultó insuficiente a escala de incendio. Otra forma de asegurar que la información estuviera disponible fue generarla por hojas del 1:50.000 con la mejor resolución espacial del momento para cada una de las variables de interés (20 x 20 metros). Debido a lo complejo de este trabajo apenas se consiguió disponer de dos provincias (Granada y Almería).

A la vista de que estas soluciones no resultaban prácticas, se decidió desarrollar un proceso que, a partir de dos raster regionales (modelo digital de elevaciones, MDE en adelante, y la capa de modelos de combustible) se obtuvieran en tiempo real los rasters de utilidad para el director de la extinción de la zona de la emergencia (miles de hectáreas). En las primeras versiones, se obtenían los cinco rasters de mayor interés: altura, pendiente, orientaciones, modelo de combustible y fracción de cabida cubierta. Se aseguraban así rasters de pocos kilómetros cuadrados de la máxima resolución espacial disponible centrados en el incendio. Este desarrollo se hizo en Avenue (ArcView 3.x) primero, y después en Visual Basic for Applications (VBA) para ArcGIS Desktop.

Esta herramienta ha evolucionado los últimos años para generar otros productos que también se derivan de capas ráster: el análisis hidrológico, muy relacionado con la potencialidad del incendio, y la caracterización en un solo índice el riesgo territorial. Estos dos nuevos productos se programaron en VBA y Python 2.5.

El tercer vértice del triángulo del comportamiento del fuego, la meteorología, no ha sido abordado directamente por INFOCA, sino externalizado y utilizado a través de portales web y servicios WMS.

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Qué es INFOCA Herramientas

Figura 1.- Toolbar de INFOCA

Herramientas disponible en ArcMap 9.3.1

INFOCA Herramientas es una adaptación de la plantilla por defecto de ArcMap 9.3.1 que recoge distintas rutinas útiles para la prevención y extinción de incendios. Las primeras versiones se desarrollaron en el año 2.004 para ArcView 3.x, siendo su mejora constante desde entonces.

Algunas de las herramientas que recoge son la carga de cartografía que encierra a un punto seleccionado en la vista, la conversión de coordenadas, centrar la emergencia en ArcMap a partir de la primera información que se recibe (topónimos, puntos kilométricos, intersección de alidadas...) o generar los datos para simular en Farsite 4.1. Al abrir ArcMap, el usuario dispone de la toolbar que se observa en la figura 1.

2 Análisis raster Para realizar el análisis raster se parte de dos capas que cubren toda Andalucía: un modelo digital de elevaciones (MDE) y una capa de modelos de combustible.

Para utilizar la herramienta, solo hay que pulsar sobre (figura 1), abriéndose el menú de la figura 2. El primer aspecto a destacar es que la zona de interés se puede indicar con un rectángulo sobre la vista o seleccionando una capa poligonal (máscara) existente en el proyecto de ArcMap. La primera opción es la más utilizada durante la extinción, mientras que la segunda le ha aportado otros usos a la herramienta: se emplea en la revisión de los planes de prevención de incendios usando como máscara los límites de la finca.

Figura 2.- Menú para seleccionar qué se quiere

obtener con el análisis raster.

Figura 3.- Técnico con Tablet analizando el incendio de Barbate, Cádiz (14 de agosto de 2.010).

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El análisis raster está pensado para poder ser realizado sobre un Tablet PC. Es decir, se diseñó considerando la situación más adversa: un técnico que anda sobre el territorio con el ordenador en bandolera (figura 3). Por ese motivo no existen campos de texto libre, y todo se ha programado

utilizando controles comboboxes y checkboxes.

Para ilustrar los usos de la herramienta, se analizará el incendio que tuvo lugar en Córdoba el 20 de julio de 2011, número 2011140026 (figura 4). Se acompañará la descripción con capturas de pantalla de ArcMap en lugar de mapas porque el análisis raster no está concebido para la producción cartográfica, sino para el análisis de la situación sobre un GIS.

Figura 4.- Localización del incendio de Villaviciosa de Córdoba del día 20 de julio de 2011.

2.1 Recortar modelo digital de elevaciones (altitud) La densidad de la atmósfera se reduce con la altitud y por tanto su capacidad de retención de calor (Arnaldos et al, 2004). También afecta a la distribución de la vegetación y al comportamiento del viento. No obstante, para que estas diferencias sean apreciables dentro de un mismo incendio tiene que haber un gradiente montañoso que en Andalucía solo se presenta en Sierra Nevada.

Se obtiene el MDE recortado por la zona, con la simbología abarcando exclusivamente la cota mínima y máxima del rectángulo indicado (figura 5). Es de interés por la información que da sobre la orografía y porque de él se derivan muchos otros rasters.

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Figura 5.- Modelo digital de elevaciones de la zona de interés.

2.2 Pendiente La pendiente es el factor topográfico que más influye en el comportamiento del incendio: los combustibles están más cerca de las llamas, el precalentamiento es más rápido, la velocidad de propagación aumenta y se desarrolla rápidamente la columna de convección.

El mapa de pendientes (figura 6) da además una idea de la posibilidad de introducir maquinaria pesada en la extinción, ya que los intervalos están definidos según los criterios recomendados para el uso de este tipo de máquinas en repoblaciones forestales (Pemán y Navarro, 1998).

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Figura 6.- Raster de pendientes, clasificado según las restricciones al uso de maquinaria pesada.

2.3 Exposición (orientaciones) La exposición es también muy importante al influir tanto en la cantidad de combustible existente como en la humedad de éste.

El cálculo de la exposición se puede realizar de dos formas (figura 7): por umbría-solana (tabla 1), o atendiendo a la orientación Norte, Este, Sur u Oeste (tabla 2).

Figura 7.- Selección de cómo reclasificar las

orientaciones

Tabla 1.- Valores de orientación para que la celda sea considerada umbría o solana

Orientación Valor Desde Hasta Umbría 0º 22,5º Solana 22,5º 247,5º Umbría 247,5º 360º

Tabla 2.- Valores de orientación para que la celda sea considerada N, E, S, O.

Orientación Valor Desde Hasta Norte 0º 22,5º Este 22,5º 135º Sur 135º 225º Oeste 225º 270º Norte 270º 360º

En el primer caso, umbría-solana, el usuario puede además limitar la umbría considerando una pendiente mínima. Se evita así que ligeras pendientes hacia el Norte se tipifique como umbrías, cuando la vegetación que presentan no responde a esta característica. Para las latitudes andaluzas se recomienda un 30 % de pendiente mínima (figura 8).

Figura 8.- Mapa de orientaciones.

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2.4 Sombreado (hillshade) Se obtienen los valores de sombreado de la zona, teniendo en cuenta el ángulo de iluminación (acimut y altitud). Es muy útil para aportar relieve a otros raster o a la cartografía (figura 9).

Figura 9.- Sombreado.

2.5 Análisis hidrológico: divisorias y vaguadas El relieve es un factor determinante tanto para la propagación del incendio como para la seguridad del personal. Poder identificar con agilidad collados, crestas y vaguadas es muy valioso para la dirección de la extinción.

A su vez, una cuenca hidrográfica guarda mucha relación con el comportamiento de los incendios y su potencialidad, especialmente en los topográficos. Estos incendios tienden a quemar hoyas enteras y vaguadas (Molina et al, 2009).

Por último, la información hidrológica es de gran utilidad al describir un incendio según su alineación, concepto introducido por Mark Campbell. La alineación informa de cambios potenciales en la evolución del fuego atendiendo al viento, la pendiente y la insolación (Campbell, 1991). Así, las divisorias son lugares donde cambia la alineación del incendio, y por tanto su comportamiento. Las vaguadas no solo conllevan cambios de alineación, sino que de ser alcanzadas por el incendio se desencadenará con casi total seguridad una carrera hacia las crestas de la nueva ladera. Los nudos de barranco son puntos a partir de los cuales la extinción del incendio se complica considerablemente aguas arriba al empezar a quemarse dos valles en lugar de uno.

Por estos tres motivos, el relieve, los fuegos topográficos y la alineación, se desarrolló una herramienta que facilitase al director de la extinción la identificación de las divisorias, la red de drenaje y los nudos de barranco (figuras 10 y 11). Como se observa en la figura 2, el único valor que debe decidirse es el tamaño mínimo de cuenca: superficie mínima que debe verter a una celda para que sea considerada parte de la red de drenaje y por tanto para que se identifiquen las divisorias que definen la cuenca de ese tramo.

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Esta herramienta ha permitido el cálculo de esta información para escenarios de miles de hectáreas durante la extinción, con cuencas mínimas de entre 20 y 50 ha .

Figura 10.- Análisis hidrológico de la zona del incendio 2011140026 (cuenca mínima de 50 ha).

Figura 11.- Análisis hidrológico de la zona del incendio 2011140026 (cuenca mínima de 20 ha)

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2.6 Modelos de combustible Los modelos de combustible forestal permiten dividir el territorio en zonas que presentan características similares en cuanto a tipo y estructura de la vegetación. Cada modelo está caracterizado por una serie de parámetros cualitativos y/o cuantitativos que lo identifican y le confieren unas determinadas condiciones para la propagación de los incendios (Arnaldos et al.,2004).

La herramienta considera que la clasificación regional de combustibles se ha hecho según los trece modelos de combustibles de Rothermel (1972). Se utiliza la gama de los amarillos para los modelos de pasto, los verdes para los matorrales, los marrones para la hojarasca bajo arbolado y los rojos para los restos de corta y operaciones selvícolas (figura 12).

2.7 Fracción de cabida cubierta A partir de los modelos de combustible se puede hacer una reclasificación grosera en fracción de cabida cubierta (figura 13). Esta última interesa por su efecto sobre la intensidad del viento y el sombreado (<www.fire.org>). Las categorías empleadas son las utilizadas por Farsite 4.1 (tabla 3).

Figura 12.- Recorte de modelos de combustible según la clasificación de Rothermel (1972).

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Figura 13.- Fracción de cabida cubierta.

Tabla 3.- Reclasificación de los modelos de combustibles en las categorías de canopy cover definidas por Farsite 4.1.

FM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 FCC 0% 0% 0% 1-20% 0% 0% 21-50% 81-100% 81-100% 21-50% 21-50% 21-50% 21-50%

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2.8 Índice de riesgo territorial Por último, para responder a la demanda de un único índice que describiera el riesgo en el territorio se optó por el Índice Territorial de Riesgo (Salas et al, 2003), que recoge la complejidad en el comportamiento que se puede esperar en el escenario del incendio.

Aunque sea un índice ya superado por otros que reflejan más exhaustivamente la realidad, las variables que definen el Índice Territorial de Riesgo se pueden obtener con facilidad para la zona de interés con la información ya calculada. Se combina la pendiente de una zona (tabla 4) con el riesgo por combustibilidad (tabla 5). La figura 14 recoge le matriz de cálculo, y las figuras 15, 16 y 17 ejemplos de resultados.

Tabla 4.- Clasificación de riesgo por pendiente (Salas et al, 2003)

Intervalo de pendiente

Clase por riesgo por pendiente

Índice numérico

0-10 % Muy bajo 110 – 20 % Bajo 220 – 30 % Medio 330 – 50 % Alto 4> 50 % Muy alto 5

Tabla 5.- Clasificación de riesgo por combustibilidad (Salas et al, 2003)

Modelo de combustible

Clase de riesgo por

combustibilidad

Índice numérico

Sin combustible apreciable

Muy bajo 1

8-5 Bajo 211-9-1-3 Moderado 312-10-7-6-2 Alto 413-4 Muy alto 5

Figura 14.- Matriz de cálculo del índice territorial de riesgo (Salas et al, 2003).

Figura 15.- Índice de riesgo por pendiente.

Figura 16.- Índice de riesgo por

combustibilidad.

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Figura 17.- Índice territorial de riesgo.

3 Conclusiones El análisis raster integrado en INFOCA Herramientas es una herramienta con una larga trayectoria y amplia aceptación entre el colectivo técnico del dispositivo.

Es factible elaborar información raster de la máxima resolución espacial en tiempo real durante la extinción.

Las nuevas herramientas incorporadas, el análisis hidrológico y el cálculo del índice territorial de riesgo, aportan mucha información para el análisis de la posible evolución del incendio. Perfiles como el de técnico analista de incendios (Molina et al., 2010) pueden beneficiarse de los productos generados.

El recorte por máscara ha aumentado los usos posibles del análisis raster, siendo empleada por los técnicos responsables de la revisión de los planes de prevención de incendios forestales.

Los tiempos de formación para el uso de información raster en un sistema de información geográfica se han acortado considerablemente.

Las tareas de mantenimiento de los datos también se han simplificado, con el ahorro que esto supone. También se ha reducido la memoria necesaria para disponer de las capas raster.

4 Agradecimientos Nos gustaría recalcar nuestro agradecimiento personal a Dolores Ayllón Valle, Directora del Centro Operativo Regional, por impulsar este proyecto. No queremos tampoco dejar de agradecer el trabajo desarrollado por los técnicos de operaciones INFOCA: nada de esto habría sido posible sin su compromiso serio y responsable. Por último, también debemos destacar la continua divulgación de documentación por parte de los Centros Operativos Provinciales, pues

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la clave de este proyecto reside en compartir toda la información generada. Solo así el aprendizaje repercute en el conjunto del dispositivo.

5 Bibliografía <http://www.fire.org/downloads/farsite/WebHelp/referenceguide/pop_ups/pu_canopy_cover_theme.htm>. Fecha desconocida. [web en línea]. [con acceso el 22 de agosto de 2011]

Arnaldos, J. et al. 2004. Manual de ingeniería básica para la prevención y extinción de incendios forestales. Institut d’Edicions de la Diputació de Barcelona. Ediciones Mundi-Prensa.

Campbell, D. 1991. The Campbell Prediction System. A Wild Land Fire Prediction and Communication System. Ojai Printing and Publishing Company.

Molina, D. et al. 2009. Incendios Forestales: Fundamentos, Lecciones Aprendidas y Retos de Futuro. Ediciones AIFEMA.

Molina, D. et al. 2010. Improving Fire Management Success through Fire Behaviour Specialist [en línea] En: Sande, J. et al. Towards Integrated Fire Management – Outcomes of the European Project Fire Paradox. European Forest Institute, 2010 [ref. de 29 de agosto de 2011]. Disponible en web: <http://www.efi.int/files/attachments/publications/efi_rr23.pdf>

Pemán, J.; Navarro, R. 1998. Repoblaciones forestales. Universitat de Lleida.

Rothermel, R. C. 1972. A mathematical model for predicting fire spread in wildland fuelds. Res. Pap. INT-115. Ogden, UT: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Forest and Range Experiment Station. 40 p.

Salas, F. et al. 2003. Plan INFOCA. Un plan de acción al servicio del monte mediterráneo. Consejería de Medio Ambiente – Junta de Andalucía.

Senra, F.; Ruiz, C.; Martínez, J. 2011. La capitalización de la experiencia en el Plan INFOCA a través de la documentación normalizada de los incendios forestales. Foresta nº51. Madrid. P. 76-83.