Modelización de Temperaturas Superficiales y Aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica

Estudio de la Distribución Térmica Superficial y el Fenómeno de Isla de Calor

El objetivo principal es analizar la distribución espacial de la temperatura superficial en la ciudad mediante el uso de datos satelitales y técnicas de clasificación ráster, con el fin de identificar las zonas con mayor concentración de calor.

Metodología para la Identificación de Zonas de Calor

Variables Geográficas:

A: Temperatura superficial (formato ráster).
B: Límite urbano (formato poligonal).

Procedimiento:

Se realiza un recorte espacial de la capa de temperatura superficial utilizando el límite urbano, con el fin de delimitar el área de estudio.
Se lleva a cabo una reclasificación de los valores de temperatura en categorías (baja, media y alta) y luego se convierte el ráster en polígonos mediante la herramienta Raster to Polygon.
Se calcula la superficie de cada categoría térmica mediante geometría de polígonos para cuantificar la extensión de las islas de concentración de calor.

Justificación Técnica:

Se emplea el recorte espacial porque permite delimitar el estudio al área de interés, eliminando información externa que no es relevante. Utilizamos la reclasificación de valores térmicos porque transforma una variable continua en categorías interpretables, facilitando la identificación de patrones espaciales. La conversión de ráster a polígono permite trabajar con entidades discretas, lo que resulta necesario para cuantificar y representar espacialmente las islas de calor. El cálculo de áreas se justifica porque permite cuantificar la extensión de cada categoría térmica, convirtiendo la información espacial en indicadores medibles.

Resultado: Capa vectorial de zonas térmicas clasificadas (baja, media, alta) junto con una tabla de atributos con superficies calculadas. Este resultado permite identificar espacialmente las áreas con mayor concentración de temperatura y cuantificar su extensión, lo que facilita la localización y delimitación de las islas de calor urbano dentro del área de estudio.

Evaluación de la Influencia de las Zonas Verdes en la Reducción Térmica

El propósito es evaluar la relación entre las zonas de alta temperatura y la proximidad a zonas verdes mediante técnicas de proximidad, a través de la generación de buffers (áreas de influencia).

Variables Geográficas:

A: Zona de alta temperatura (poligonal).
B: Zonas verdes urbanas (poligonal).

Procedimiento:

Se realiza una selección por atributos para identificar solo las zonas clasificadas de alta temperatura.
Se generan buffers alrededor de las zonas verdes urbanas a distintas distancias (100 m, 300 m y 500 m).
Se calcula la superficie de zonas de alta temperatura dentro y fuera de los buffers, obteniendo indicadores comparativos de proximidad.

Justificación Técnica:

Se utiliza la selección por atributos porque permite aislar solo las zonas clasificadas de alta temperatura, centrándose en las entidades relevantes. El uso de buffers permite generar áreas de influencia basadas en la distancia espacial como variable clave. La intersección espacial permite identificar coincidencias geográficas entre la vegetación y el calor. El cálculo de superficies permite cuantificar la proporción de zonas calientes, generando indicadores comparables sobre la influencia de la vegetación.

Resultado: Tabla de atributos con indicadores de superficie de zonas de alta temperatura dentro de cada buffer y mapa temático de proximidad. Este resultado permite determinar cuantitativamente si la cercanía a zonas verdes influye en la reducción de las temperaturas.

Relación entre Usos del Suelo y Niveles Térmicos

Se busca identificar los usos asociados a mayores temperaturas mediante técnicas de superposición espacial y operaciones de intersección.

Variables Geográficas:

A: Uso del suelo (poligonal).
B: Zonas térmicas (poligonal).

Procedimiento:

Se verifica la coherencia espacial de las capas, asegurando que comparten el mismo sistema de referencia de coordenadas (SRC).
Se aplica una intersección espacial entre la capa de uso del suelo y la de zonas térmicas para generar una nueva capa combinada.
Se calcula la superficie de cada tipo de suelo dentro de cada categoría térmica.

Justificación Técnica:

La intersección espacial permite combinar dos capas temáticas en una única estructura de datos, siguiendo el principio de superposición geográfica. El cálculo de superficies transforma la información espacial en indicadores cuantitativos, facilitando la identificación de factores territoriales que influyen en las islas de calor.

Resultado: Tabla de relaciones entre uso del suelo y temperatura, junto con un mapa temático de superposición espacial.

Fundamentos de los Sistemas de Información Geográfica (SIG)

Un SIG (Sistema de Información Geográfica) es un sistema que crea, administra, analiza y representa cartográficamente todo tipo de datos. Conecta datos a un mapa integrando la ubicación con información descriptiva, sirviendo como base para la ciencia y la toma de decisiones en diversos sectores.

Funciones Principales de un SIG

Funciones de entrada de información: Permiten la introducción, edición y visualización de datos geográficos.
Funciones de almacenamiento: Permiten guardar la información, así como su copia, traspaso y seguridad.
Funciones de gestión: Garantizan la independencia entre la organización física y lógica de los datos (base de datos vs. programas de gestión).
Funciones de análisis espacial: Atribuyen valor a los datos geográficos al revelar patrones no perceptibles a simple vista.
Funciones de salida o representación: Permiten transferir datos, imágenes o mapas a otros soportes.

Ventajas de la integración SIG: Mejora la comunicación, eficiencia, gestión y la toma de decisiones estratégicas.

Conceptos Clave en el Análisis Espacial

Topología y Relaciones Espaciales

La topología es el conjunto de relaciones espaciales entre características vectoriales (puntos, líneas y polígonos) conectadas o adyacentes.

En formato vectorial:
- Conectividad: Dos carreteras conectadas en un cruce.
- Adyacencia: Dos polígonos que comparten frontera.
- Inclusión: Un lago dentro de un parque.
En formato ráster:
- Proximidad: Distancia entre píxeles por filas y columnas.
- Zonas: Conjunto de celdas con el mismo valor.
- Vecindad: Celdas contiguas (por lado o vértice).

Tipologías de Análisis Espacial

El análisis espacial es el estudio cuantitativo de fenómenos distribuidos en el espacio. Sus tipos incluyen:

Consulta y Medición: Obtención de datos directos.
Combinación / Superposición: Ejemplo: cultivos de regadío por municipios de Almería.
Transformaciones: Cambios de sistema de referencia.
Análisis de superficies: Cálculo de pendiente y orientación.
Estadística descriptiva e inferencia: Altura media de una provincia o variación del uso del suelo.
Modelización: Ejemplo: modelo de elevación del nivel del mar para Andalucía.

Interpolación: Proceso para estimar valores en ubicaciones sin datos medidos a partir de puntos cercanos (ej. mapas de lluvia o temperatura).

Diferencia entre Datos e Información Geográfica: Los datos son elementos brutos (coordenadas); la información es el resultado del procesamiento e interpretación de esos datos para la toma de decisiones.

Comparativa de Modelos de Datos: Ráster vs. Vectorial

Modelo Ráster

Abstracción de la realidad donde la zona de estudio se divide en una malla regular de unidades mínimas llamadas píxeles o celdas.

Ventajas: Estructura simple, ideal para variables continuas (temperatura, altitud) y álgebra de mapas. Compatible con sensores remotos.
Desventajas: Menor precisión en límites, mayor volumen de almacenamiento y resolución dependiente del tamaño de celda.

Modelo Vectorial

Representación basada en entidades discretas mediante geometrías de puntos, líneas y polígonos con coordenadas explícitas.

Ventajas: Alta precisión, menor almacenamiento, permite incorporar topología y es ideal para entidades discretas (parcelas, carreteras).
Desventajas: Estructura compleja, ineficiente para variables continuas y procesamiento más lento en ciertos análisis.

Áreas de Influencia (Buffer)

Un buffer es un área generada alrededor de un objeto geográfico a una distancia específica.

Buffer Vectorial: Zona poligonal generada a una distancia constante o variable. Ejemplo: 500 metros alrededor de un río para protección ambiental.
Buffer Ráster: Región de celdas que cumplen una condición de distancia respecto a una celda objetivo. Ejemplo: Modelado del impacto humano sobre la fauna según la distancia a caminos.