Empleo de Geotecnologías para analizar la movilidad de blindados de tipo oruga en el municipio Mara, estado Zulia.

Autores: María J. Entrena¹, José Arismendi¹,  Rhael Lara²,  Luis E. de Souza³.  ¹Centro de Procesamiento Digital de Imágenes (CPDI). FIIDT. ²Dirección Geografía y Cartografía de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana (DIGECAFANB). ³Universidad Federal de Santa María. Rio Grande do Sul. Brasil. 

 

1.- Introducción.

   La Geografía Militar tienen como objetivo producir conocimiento sobre el espacio operacional, dando a los comandantes la posibilidad de utilizarlo para su propio beneficio durante el proceso de toma de decisiones que se lleva a cabo tanto para la planificación como para la ejecución de operaciones militares, conformando un proceso complejo que se caracteriza por su dinamismo y multidisciplinariedad, donde el conocimiento geográfico es la base de los análisis realizados para seleccionar la tecnología y tácticas más adecuadas para cada situación operativa. Geotecnologías aplicadas en procesos de adquisición de información espacial (imágenes de satélite, imágenes de radar, etc.), acompañadas de avances en geoprocesamiento que, mediante el uso de técnicas computacionales y matemáticas, permiten el almacenamiento, procesamiento y presentación de  información, de manera que su uso combinado es una herramienta de análisis espacial que se ha utilizado en una amplia variedad de aplicaciones, entre las que podemos mencionar: Agronomía, Arquitectura, Cartografía, Ingeniería Ambiental, Ingeniería Civil, Medio Ambiente, Geografía, Geología etc. (MOREIRA, 2001). Entre los avances en geotecnologías utilizados en este trabajo destacan el uso del modelo digital de elevación ALOS PALSAR con resolución espacial de 12,5 m, desarrollado y distribuido gratuitamente por la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) así como el uso de imágenes ópticas del satélite europeo. Sentinel-2A con 10 metros de resolución espacial, puesto a disposición por la Agencia Espacial Europea y, en materia de geoprocesamiento, destaca la comprensión de las relaciones en el área de estudio apoyado en la geomorfometría que implica la aplicación de métodos matemáticos y estadísticos para asignar dimensiones a las formas de relieve de la tierra; facilitando su estudio en relación a la comprensión de los fenómenos que los generan, y su relación con la actividad humana (PIKE, 2009).

Este estudio utiliza la cartografía como medio de representación gráfica y espacial de las formas del relieve y sus relaciones con la estructura y los procesos geomórficos. Las formas de relieve constituyen el sustrato físico sobre el que se desarrollan las actividades humanas y de esta manera, los trabajos de zonificación determinan unidades homogéneas, las cuales son  fundamentales para comprender los procesos geomorfológicos y cómo las acciones humanas pueden interferir en el medio.

Para el presente estudio, el análisis se tomó  la cuenca hidrográfica Maracaibo-Venezuela como unidad base, entendida como una porción de la superficie terrestre drenada por un solo sistema fluvial. Según Trentin (2005), una serie de piezas interconectadas que funcionan como un todo completo. Así, para comprender la dinámica de superficie en el área del municipio de Mara, estado Zulia (Área de estudio – Figura 01), es necesario comprender las relaciones entre los parámetros que interactúan en el proceso global. El municipio  Mara, ocupa un área de 31,0969.2 hectáreas, ubicado en la parte noroeste del sistema de subcuencas hidrográficas del lago de Maracaibo. En este sentido, su tamaño y formas están generalmente determinados por las condiciones que se establecen entre las relaciones geológicas del terreno, patrón y densidad del flujo de agua hacia los lechos, relieve, clima, tipos de suelo, vegetación y cada vez en mayor proporción Cambios hechos por el Hombre. Por ello, Paula Guadagnin (2015), las describe  como células naturales, que permiten el reconocimiento y estudio de las relaciones entre los diversos elementos del paisaje y los procesos que actúan en la modelización. Constituir una unidad natural, propicia para estudios de conservación ambiental y ordenación del territorio (BRADFORD, PETERS, 1987; TRENTIN, 2005; GUADAGNIN, 2014, 2015).

  El trabajo tiene como objetivo específico, aprovechar los beneficios de las geotecnologías y el geoprocesamiento para proponer la actualización de la capa de movilidad militar dentro de una base de datos en un entorno GIS y promover la familiarización de los profesionales del campo de la geografía militar con su aplicación como herramientas de apoyo a la análisis militar contemporáneo. Partiendo de la premisa de que cuanto mayor y mejor (calidad) sea la información disponible y más eficientes sea su integración con el proceso de toma de decisiones, más eficaz será la planificación y conducción de la misión por parte del comandante, con mayores posibilidades de éxito con el mínimo de pérdidas (RODRIGUES, 2001).

2- Materiales y Métodos

Para realizar el análisis espacial de la movilidad blindada en el municipio  Mara, estado Zulia, al noroeste de la República Bolivariana de Venezuela en la Cuenca Hidrográfica del Lago de Maracaibo (Figura 01),  se tomó  la regionalización establecida por el Plan Nacional de Aprovechamiento de Recursos Hidráulicos (COPLANARH 1974); los resultados de los perfiles de suelo definidos por Jiménez et al (1995); las técnicas de mapeo geomorfométrico automatizado presentadas por Silveira & Silveira (2014) a partir de los preceptos de Iwahashi y Pike (2007); los parámetros de resistencia al movimiento blindado de orugas del Ejército Brasileño (BRASIL 2011); todo ello  jerarquizados con las herramientas de evaluación multicriterio disponibles  dentro del entorno ARGIS 10.1 GIS, a partir del mosaico de los modelos de elevación digital (MDE) ALOS PALSAR e imágenes ópticas del satélite europeo Sentinel-2A (Ver Tabla 1).

Tabla 1 – Imágenes Ópticas y MDE utilizados.

MDE ALOS PALSAR	Fechas de adquisición de los MDE utilizados en el Mosaico
ALPSRP263890200
ALPSRP268120200	Desde 07/01/2011 hasta 05/02/2011
ALPSRP265640200
IMAGENES SENTINEL-2A	Fechas de adquisición de las imágenes utilizadas en el Mosaico
T18PZT_20161215T152632_TCI
T18PYT_20161215T152632_TCI	Desde 15/12/2016 hasta 23/02/2017
T18PZT_20170111T151641_TCI

La representación en un entorno computacional de los diferentes grados de resistencia al movimiento blindado que ejerce el terreno, se basó en la comprensión de las diferentes respuestas de los suelos a la movilidad de la oruga, que por las particularidades del área de estudio se considera como el factor de mayor influencia en la tecnología de movilidad.

La  clasificación se realizó cruzando información y atributos topográficos generados a través de un SIG y jerarquizados a través de un árbol de decisión en base a valores predefinidos del conocimiento del área y las características técnicas de los tanques analizados. Se utilizaron cuatro (04) atributos topográficos: altimétrico, pendiente, perfil de curvatura y plano de curvatura. Como base cartográfica utilizada para la generación de atributos topográficos, se utilizaron las curvas de nivel con equidistancia de 20m, extraídas del Modelo Digital de Elevación ALOS PALSAR – 12.5 m. La información altimetría e hidrográfica de los mapas topográficos disponibles en  la Junta Directiva. Geografía y Cartografía del Ejército Venezolano, escala 1: 50.000. A través de ellos, la información fue interpolada utilizando el interpolador top to raster, disponible en la aplicación ArcMap versión 10.1 (ESRI, 2013), que crea un modelo de terreno digital (MDT) hidrológicamente consistente a partir de los  parámetros: curvas de nivel, puntos nominales, límite del área de estudio e hidrografía.

En la definición de clases hipsométricas, se utilizó altitud 0 (cero) metro. La elección de este valor como límite también corresponde a su proximidad a una situación de rotura de la capacidad del suelo para permitir el tránsito blindado sobre orugas, es decir, la saturación de suelos por su proximidad al nivel freático restringe este tipo de tecnología de movilidad militar.  A partir de este modelo de terreno digital, se genera otra información pertinente a la compartimentación geomorfométrica.

El plano de curvatura del talud también es información derivada del MDT y corresponde a la variación del gradiente arqueado en la dirección ortogonal del talud (curvatura de la superficie perpendicular a la dirección del talud) y se refiere al carácter divergente / convergente del terreno. Mientras que, el perfil de curvatura es la tasa de variación del gradiente arqueado en la dirección de su orientación (la curvatura de la superficie en la dirección de la pendiente) y está relacionado con el carácter convexo / cóncavo del terreno siendo decisivo para acelerar o desacelerar el flujo de agua durante su tránsito. Ambos se obtuvieron del MDT utilizando la herramienta de curvatura (ArcMap Versión 10). El perfil de las pendientes, en un entorno GIS, se analiza de acuerdo con su valor de curvatura (histograma de frecuencias) y teóricamente, las pendientes rectas tienen valor de curvatura nulo, las pendientes cóncavas tienen curvatura positiva y las convexas tienen curvatura negativa (VALERIANO, 2003).

La clasificación del plano de talud, en un entorno GIS, se analiza de acuerdo a su histograma de frecuencias que indica el valor de la curvatura referida. Al igual que en el perfil, los valores nulos corresponden a la ausencia de curvatura en pendientes planas, mientras que los valores positivos representan la curvatura divergente y los valores negativos corresponden a la curvatura convergente. Para la compartimentación geomorfométrica del referido trabajo, se decidió clasificar las curvaturas de los taludes en dos clases: en cuanto al perfil en cóncavo y convexo y, en cuanto al plano en convergente y divergente, de acuerdo con la Tabla 2.

Tabla 2-Clasificación de la información básica para la determinación de las unidades geomorfométricas

Altitud	Pendiente	Plano	Perfil
1 – < 0 metros	1 – < 35%	1 – Convergente	1 – Convexo
2 – > 0 metros	2 – Desde 35% até 45%	2 – Divergente	2 – Cóncavo
–	3 – >45%	–	–

                                                                                                                 Fuente: Los Autores.

En la intersección de la información utilizando el árbol de decisión del diagrama de flujo (Figura 3), se identificaron seis 6 unidades geomorfométricas que representan la distribución espacial de las respuestas del relieve a la movilidad blindada de la oruga.

 

3. Resultados

-Los  niveles altimétricos más altos del municipio Mara, corresponden a 2.181,5 metros y se ubican en la parte suroeste, en la Sierra de Perijá; en contraste con las elevaciones negativas de hasta -22.41 metros ubicadas en su parte noreste donde se ubican los terrenos deprimidos de la planicie aluvial, los cuales son ocupados por las aguas del lago de Maracaibo y las Ciénagas de Sinamaica y  La Tigra, en una amplitud altimétrica de 2.203,91 metros.

-El mapa resultado muestra la capacidad que tiene el tráfico blindado en  un determinado tipo de suelo de permitir el tránsito de un determinado vehículo por el mismo lugar, un determinado número de veces, cuya variación espacial es estudiada por terramecanica a partir de la comprensión de las leyes que rigen relaciones entre el terreno y el vehículo, proporcionando la base científica para su evaluación, ensayo y análisis de comportamiento.

-Basado en la comprensión de la interfaz establecida en la zona de contacto entre la superficie del suelo y los elementos de soporte del vehículo, para predecir el comportamiento del vehículo es necesario, conocer sus peticiones y la consecuente respuesta del terreno. Este conocimiento espacial influye en las decisiones que se toman en el transcurso de las operaciones militares, por lo que es necesario estudiar en profundidad y precisión las posibilidades de decisión, para que el comandante y su estado mayor puedan predecir el grado de maniobrabilidad de las unidades militares durante el ejercicio de su defensa territorial (BRASIL, 2011; SOARES, 2006; KNOB, 2010).

-El relieve del sector es predominantemente plano, pero sus suelos se caracterizan por el predominio de fracciones arenosas en su capa superficial con un marcado incremento en su contenido de arcilla proporcional a la profundidad. Tienen sectores con problemas de erosión activa muy graves y sectores con erosión moderada que permiten jerarquizarlos por sus diferentes grados de resistencia al movimiento blindado sobre oruga.

-Del análisis de resultados de los  estudios de perfiles de suelos realizados por Jiménez et al (1995), se encontró que existen dos clases de suelos  arcillosos diferenciados por el color de la matriz del suelo y sus capacidades de carga. Los arcillosos amarillos para diferenciar aquellos con colores con tonalidades más amarillas que 7.5YR (Figura 2 A) de aquellos con matrices de suelo con más colores rojos de 7.5YR (Figura 2 B).

Clase de Suelos.

– En la Tabla 3, por los datos extraídos del estudio de perfiles de suelo de Jiménez et al (1995), se encontró que la densidad aparente a nivel de horizontes arcillosos para la clase amarilla varió entre 1.5 y 1.98 g / cc,  mientras que para los rojos varió entre 1,56 y 1,72 g / cc. Los altos valores de densidad en los arcillosos amarillos se atribuyeron a procesos de endurecimiento por presencia de  hierro, materiales con muy bajo contenido de humedad y mayores contenidos de arena muy fina y limo. La infiltración básica de suelos arcillosos amarillos varió entre 0,79 y 4,5 cm / h y para suelos arcillosos rojos varió entre 0,58 y 7,9 cm / h. Los valores bajos de infiltración básica se relacionaron con problemas de compactación en la capa superficial, mientras que los valores altos se asociaron con capas superficiales arcillosas profundas y más arenosas (JIMÉNEZ, 1995).

Tabla 3- Cuadro Comparativo

	Densidad a Nivel de Horizontes Arcillosos	Infiltración Básica
Arcillosos Amarillos	1,5 a 1,98 g/cc	0,79 a 4,5 cm/h
Arcillosos Rojos	1,56 a 1,72 g/cc.	0,58 a 7,9 cm/h

-Mediante el análisis de las características físicas de ambos perfiles arcillosos, se realizó la jerarquía por sus grados de influencia ante la movilidad blindada, donde en general los suelos arcillosos amarillos (con mayores cantidades de arena muy fina y limo) ubicados principalmente en áreas secas ofrecen menor resistencia al movimiento blindado que los suelos arcillosos rojos (con problemas de compactación en su capa superficial) ubicados principalmente en ambientes húmedos. Además, también fue posible asociar la intensificación de los problemas de erosión a áreas con mayor concentración de humedad (planos convergentes). En este sentido, la propuesta de mapeo geomorfométrico automatizado presentada por Silveira & Silveira (2013) constituye una herramienta de espacialización de ambientes que favorecen la formación de tipos de suelo presentes en el área de estudio, así como para la identificación de sectores donde los procesos erosivos se dinamizan por la convergencia de los caudales de agua, estimulando la formación de barrancos, que afectan significativamente la maniobrabilidad de los blindados.

-Con base en los parámetros descritos en el árbol de decisión, se clasificaron los tipos de vertientes presentes en el área en función de sus características geomorfométricas, pendientes y ambientes formadores de suelo, clasificados en 6 Unidades de acuerdo con la parametrización propuesta por el ejército brasileño (BRASIL 2011).

La Unidad I con 40,042.68 ha, representa el 12.88% del área total de estudio (Cuadro VIII), siendo expresiva en el sector pantanoso al noreste del área de estudio, donde la saturación de suelos ubicados cerca del nivel freático (Alturas ≤ 0) disminuyen su resistencia al soporte de carga, restringiendo la movilidad blindada en oruga (Impeditivo).

La Unidad II con 105.164,8 ha,  representa el 33,82% del área total, siendo más expresiva en el área de la llanura aluvial, con terrenos sujetos a procesos de acumulación de agua y material (plano convergente) con alturas > 0 metros y pendientes <35%, formando un ambiente ideal que, a través de la sedimentación, forman suelos con un perfil de arcilla roja clasificados según sus características físicas y parámetros de restricción de movimiento de las orugas, como Restrictivos.

Las Unidades restantes tienen igual su contenido desarrollado pero no se expresan acá por el carácter confidencial militar.

Tabla 4- Áreas y sus respectivos porcentajes de las unidades geomorfométricas

Unidad	Área (ha)	Porcentaje (%)
Unidad I	40.042,68	12,87673506
Unidad II	105.164,8	33,81839745
Unidad III	139.648,52	44,90750853
Unidad IV	4.702,36	1,512162619
Unidad V	5.160,4	1,659456949
Unidad VI	16.250,44	5,225739398

                                                                                                               Fuente: Los Autores

4. Consideraciones Finales

-Los análisis sistémicos apoyados en técnicas de geotecnología y geoprocesamiento, constituyen herramientas de análisis espacial adecuadas para fortalecer los procesos de toma de decisiones, enfocadas en ampliar las capacidades de las unidades militares de acuerdo a las características específicas de cada espacio geográfico.

-Los MDT se han consolidado como herramientas de análisis, que cada día demuestran mejores capacidades para el desarrollo de estudios que generan datos vitales para diferentes usos, incluidos los de seguridad y defensa nacional.  Por tanto, sus desarrollos son necesarios de forma compatible y simultánea para permitir que la información obtenida a través de levantamientos convencionales sea utilizada para el manejo de modelos con el objeto de predecir clases y propiedades de suelos en áreas no cartografiadas.

-Los planteamientos tradicionales y procedimientos digitales se complementan con la generación de conocimientos sobre las características de los suelos y sus diferentes influencias en operaciones de carácter militar. Esta forma de gestión combinada de datos tradicionales y digitales permite mapear grandes regiones, con gran precisión y exactitud, optimizando el uso de recursos humanos y financieros.

5. Referencias

• BRADFORD, MARIE E.; PETERS, ROBERT H. The relationship between chemically analyzed phosphorus fractions and bioavailable phosphorus. The American Society of Limnology and Oceanography, Montreal, n. 32(5), Limnol Oceanography, p.1124-1137, 1987.
• BRASIL. Ministério da Defesa, Exército Brasileiro. Diretriz de Trafegabilidade para Viaturas sobre Rodas e sobre Lagartas. Brasilia, DF, 2011.
• COPLANARH. 1974. Inventario nacional de tierras, región Lago de Maracaibo. Publicación N# 34. Caracas.
• GUADAGNIN, P.M. Caracterização e mapeamento da vegetação florestal e sua relação com os componentes do relevo na bacia hidrográfica do arroio Caverá – Oeste do RS/ Brasil. 2015. 101 p. Dissertação (Mestrado em Geografia) – Universidade Federal de Santa María, Santa María, 2015.
• GUADAGNIN, PAULA MIRELA ALMEIDA; TRENTIN, ROMARIO. Compartimentação Geomorfométrica da Bacia Hidrográfica do Arroio Caverá-RS. Geo UERJ, v. 1, n. 25, p. 183-199, 2014.
• HOEPERS, G.; SANTOS, N.A.L. O Geoprocessamento Aplicado ao Método de Estudo Militar do Terreno. Monografia (Especialização em Geoprocessamento) – Laboratório de Sensoriamento Remoto, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília – UnB, Brasília: 2001.
• HUGGET, R. J. Soil Landscape Systems: A model of soil genesis. Geoderma, v.13, p.01-22, 1975.
• JIMÉNEZ F. L et al. Caracterización Física, Química, Mineralógica y Micromorfológica de Horizontes Argílicos en la Altiplanicie de Maracaibo. Revista de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia (LUZ), Maracaibo – Venezuela, Vol. 12, N. 01, 1995. Rev. Fac. Agron. LUZ, p. 47 57.
• KNOB, M. J. Estudo de Trafegabilidade Aplicado a Veículos de Roda em Transporte e Tração. 2010. 153 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Santa María, Santa María, RS, 2010.
• MOREIRA, M. A. Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologias de Aplicação. 1. ed. São José dos Campos: Ed. Com Deus, 2001. 250p.
• PIKE, Richard J.; EVANS, I.S.; HENGL, T. Geomorphometry: A Brief Guide. In: GEOMORPHOMETRY: Concepts, Software, Applications, 1. ed. Amsterdam: Elsevier, 2009.707 p.
• RODRIGUES, C. A teoria geossistêmica e sua contribuição aos estudos geográficos e ambientais, São Paulo (SP). Rev. Do Departamento de Geografia, USP, n.14, p. 69-77, 2001.
• SILVEIRA, Ricardo.; SILVEIRA, Claudinei. Clasificación Morfológica del Relieve de Uruguayo Basada en Modelos Digitales de Elevación y Técnicas Geomorfométricas. Geografía y Sistemas de Información Geográfica (GEOSIG), Luján, Argentina, año 6, n. 6, 2014. Departamento de Geografia, p. 19-36.
• SIRTOLI, A. E.; SILVEIRA, C. T.; MONTOVANI, L. E.; SIRTOLI, A. R. A.; OKA-FIORI, C. Atributos do relevo derivados de modelo digital de elevação e suas relações com solos. Scientia agraria, v.9, n.3, p.317-329, 2008.
• SOARES, I.C. O uso da análise espacial no Processo de Integração Terreno, Condições Meteorológicas e Inimigo (PITCI) do Exército Brasileiro. 2006. 94 p. Dissertação (Mestrado em educação) – Universidade de Brasília, Brasília, DF, 2006.
• TRENTIN, R.; ROBAINA, L. E. S. Metodologia para Mapeamento Geoambiental no Oeste do Rio Grande do Sul. In: XI SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA, 2005, São Pablo. Anais. São Pablo: USP, 2005.

 

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