Pesca en el mar Mediterráneo
| Trabajo sobre SIG | |
|---|---|
| Título | Pesca en el mar Mediterráneo: Embarcaciones a vela |
| Autores | Mar Corral Domenge, Clara García de Herreros García, Alejandro Martín Arévalo, Marta Melcón de Asís |
| Asignatura | Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil |
| Curso | Curso 15/16 |
| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
1 Introducción
El objetivo del trabajo es realizar un análisis en el mar Mediterráneo que permita la identificación de las rutas de pesca preferentes, tomando como punto de partida el puerto de Palma de Mallorca. Mediante el grafo de rutas los usuarios podrán encontrar el itinerario óptimo hasta los principales bancos de pesca, diferenciados por especies, y regresar a un puerto peninsular ; descargando la captura en el menor tiempo posible. La ubicación de los caladeros se establece en función de la temperatura superficial del mar, la concentración de clorofila y las zonas protegidas existentes. De este modo, las áreas de búsqueda están acotadas, simplificando la selección de la ruta en función de las preferencias de pesca de la tripulación. La optimización también será conseguida desde el punto de vista de la eficiencia energética. Dado que el proyecto está orientado hacia embarcaciones pesqueras a vela, se busca la posibilidad de navegar aprovechando la energía eólica. Considerando la dirección y velocidad del viento, se definirán aquellos tramos en los que sí es factible que la navegación a vela sustituya a la motorizada. Dicha posibilidad se traduce en la garantía de unos determinados rendimientos, es decir, que se desarrolle una velocidad mínima cuando se navegue a vela. De este modo se evita que el beneficio derivado del ahorro energético se vea demasiado perjudicado por el coste temporal que supone aprovechar el viento. No serán consideradas las corrientes marinas por su poca relevancia en el área de estudio (mar Mediterráneo).
2 Metodología
2.1 Obtención de los bancos de Peces
De acuerdo con los datos del Atlas Europeo del Mar relativos a capturas por especie, se obtiene un listado de aquellas más demandadas y que se encuentran en el mar Mediterráneo. Para la localización de los correspondientes caladeros se tendrán en cuenta varios criterios: profundidad de su hábitat, temperatura superficial de mar, concentración de clorofila y las restricciones derivadas de las zonas protegidas.
2.1.1 Batimetría
El estudio de las profundidades y del relieve del fondo marino permite localizar cuáles de las especies mencionadas anteriormente habitan en la parte española del mar Mediterráneo. El objetivo es elaborar mapas vectoriales con la ubicación de los caladeros según la profundidad. Para su elaboración se ha partido de un mapa batimétrico georreferenciado de EMODnet (European Marine Observation and Data Network).
Procedimiento:
1. Adicción de la imagen ráster georrefenciada: mapa temático de profundidades.
2. Creación de una capa de archivo shape tipo punto con atributo tipo número entero (profundidad).
3. Interpolación (menú ráster): obtención del modelo digital en QGIS.
4.Creación de un nuevo directorio de mapas de GRASS.
5. Creación de una nueva localización de GRASS a partir de datos ráster (importar ráster cargado).
6. Reclasificación (r.reclass) y obtención del modelo digital por especie (valor nulo para profundidades donde no habitan)
7. Digitalización de núcleos no nulos: capa vectorial de polígonos
8. Empleo de herramientas vectoriales de geoproceso (diferencia).
2.1.2 Temperatura superficial del mar
Los peces son animales de sangre fría y basan muchos de sus patrones de conducta en la temperatura del agua.Por este motivo suelen permanecer casi siempre en una zona que resulte cómoda para desarrollar sus funciones vitales. Se asume de forma simplificada que el valor de la temperatura es igual al existente en superficie es e independiente de la profundidad. Se persigue obtener un mapa vectorial con la ubicación de los caladeros según la temperatura. Para ello se ha empleado un mapa de distribución de la temperatura superficial del mar obtenido del Sistema de Observación Costero y de Predicción que se encuentra en las Islas Baleares (SOCIB) y un mapa de España georreferenciado a escala 1:500.000 del Centro Nacional de Descargas (IGN).
Procedimiento:
1. Adición del mapa ráster obtenido de SOCIB.
2. Georreferenciador (menú ráster): introducir las coordenadas de los puntos a partir del lienzo del mapa. Transformación de Helmert.
3. Digitalización de núcleos de temperatura.
4. Empleo de herramientas vectoriales de geoproceso (buffer, intersección y unión).
2.1.3 Clorofila
La clorofila es un pigmento de color verde responsable del proceso de fotosíntesis. Su concentración (mg/m³) es un indicador de la producción biológica de las algas, bacterias y otros organismos fotosintéticos que se encuentran en la base de la cadena alimenticia. Los distintos bancos de peces se ubicarán principalmente en aquellos lugares donde el valor de este indicador sea más elevado. Se busca obtener como resultado un mapa vectorial con las zonas que concentran mayor cantidad de clorofila. La información se ha extraído de un mapa temático georreferenciado del Servicio de Monitoreo Medioambiental Marino Copernicus de la Comisión Europea.
Procedimiento:
1. Adición del mapa temático georreferenciado de concentraciones de clorofila.
2. Creación de una capa de archivo shape tipo polígono y con atributo tipo número entero (concentración).
3.Empleo de herramientas vectoriales de geoproceso (unión).
2.1.4 Zonas Protegidas
El mar Mediterráneo sufre una intensa sobreexplotación pesquera. Por este motivo, se busca impulsar la pesca a niveles sostenibles, delimitando aquellas áreas que están protegidas por diversas instituciones. Se incorporan las restricciones del Atlas Europeo del Mar, de la Red Natura 2000 (LIC y ZEPA) y de las Zonas Especialmente Protegidas de Importancia para el Mediterráneo (ZEPIM). Como resultado se busca conseguir un mapa vectorial de las zonas que deben evitarse por tener atribuido algún nivel de protección medioambiental.
Se ha utilizado el mapa de áreas marinas protegidas que incorpora el Atlas Europeo del Mar y el de ZEPIM que presenta el Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF).
Procedimiento:
1. Creación de una capa de archivo shape tipo polígono y con atributo tipo texto(institución).
2. Dibujo de los núcleos protegidos tomando como referencia los mapas temáticos.
Para la inclusión de la Red Natura 2000 se hace uso del servicio WMS del Banco de Datos de la Naturaleza del Ministerio de Agricultura, Alimentación y
Medio Ambiente.
Procedimiento:
1. Añadir capa WMS/WMTS: incorporación de la URL.
2. Digitalización de los núcleos marinos protegidos en una capa vectorial tipo polígono.
3. Empleo de herramientas de geoproceso (unión de las dos capas vectoriales).
2.1.5 Bancos de peces
El mapa vectorial final incluye los resultados de los estudios realizados: batimetría, temperatura superficial de mar, concentración de clorofila y zonas protegidas.
Procedimiento:
1. Intersección (herramienta de geoproceso) de las capas según la profundidad con las correspondientes en función de la temperatura. Localización de los posibles caladeros.
2. Intersección de las capas obtenidas con la de las zonas protegidas. Ubicación de los sectores en los que es lícita la pesca.
3. Intersección con la capa vectorial de concentración de la clorofila. Regiones con mayor posibilidad de encontrar un determinado banco de peces.
4. Intersección de las capas correspondientes a cada tipo de pez. Acumulación en cada polígono de las diferentes especies.
2.2 Estudio del viento
2.2.1 Obtención de datos
Se han considerado los datos históricos en distintos puntos del mar Mediterráneo proporcionados por Puertos del Estado. Para poder realizar un mapa en QGIS cada punto debe tener asignado único valor de velocidad y de dirección. El criterio utilizado ha sido el descrito por el Boletín de la A.G.E. Nº47 “Generación de un mapa de viento en un SIG”. Se ha tomado como valor característico de las direcciones anuales la moda, y la media para la velocidad. Posteriormente se ha realizado la transformación a coordenadas UTM mediante el Programa de de Aplicaciones Geográficas (PAG). Por ultimo, se elabora una hoja de cálculo: posición (coordenadas UTM), velocidad y dirección de las 60 boyas seleccionadas.
2.2.2 Eficiencia energética
Se plantea realizar un sistema que permita optimizar la pesca en el mar Mediterráneo, utilizando el mínimo carburante, es decir, siempre que sea posible se navegará a vela. Por este motivo es necesario definir de manera previa algunos criterios.
En relación a la velocidad del viento: cuando la velocidad a vela del barco pesquero sea inferior a 4 m/s se hará uso del motor. Empleando motor el avance será de 6m/s. Navegando a vela, la velocidad de la embarcación será la mitad de la del viento.
Relacionado con la dirección del viento: cuando el viento tenga una dirección entre 225º y 315º la navegación
se realizará a motor. En el resto de casos, y siempre que la velocidad lo permita, se navegará a vela.
2.2.3 Estudio de la velocidad del viento
El objetivo perseguido es la elaboración de un mapa ráster de la velocidad del viento para valores superiores a 2 m/s y nulo en caso contrario.
Procedimiento
1. Creación de una nueva capa a partir de un archivo .txt (coordenadas de las boyas y velocidades).
2. Guardado de la capa como achivo .shp, obtención de una capa vectorial de puntos.
3. Interpolación de la capa vectorial de puntos y obtención de un modelo digital ráster.
4. Interpolación triangular del atributo de velocidades.
5. Creación de una nueva localización de GRASS a partir de datos ráster (importar ráster cargado).
6. Reclasifiación (r.reclass) y obtención de un modelo digital de GRASS (valor nulo si v <2 m/s).
7. Extracción de GRASS a QGIS mediante "guardar como".
2.2.3 Estudio de la dirección del viento
Del mismo modo que para la velocidad del viento se obtiene un mapa temático ráster en el que la navegación a vela tiene asignado valor unidad y las zonas en las que es necesario el uso de motor son nulas (ángulos entre 225° y 315°).
2.2.4 Mapa de viento
Obtenidas las dos capas, de velocidad y dirección, se multiplican mediante la calculadora ráster introduciendo la multiplicación como una expresión en la calculadora de campos. Esto proporciona una capa en la cual los valores nulos son aquellos en los que se deba navegar a motor (tanto por falta de viento como por dirección inadecuada), y el resto de valores sean los correspondientes a la velocidad, definida por los datos iniciales y que está comprendida entre 2 y 4 m/s.
2.3 Rutas
Debido a la localización de los caladeros, en la costa catalana y la zona andaluza del mar Mediterráneo, los puertos considerados como posible destino desde Palma de Mallorca son el puerto de Barcelona, el puerto de Cartagena y el de Almería.
3 Resultados
Mapa vectorial con la ubicación final de los caladeros de las especies:
Mapa vectorial teniendo en cuenta la influencia de la velocidad y de la dirección del viento en el tipo de navegación:
El trayecto óptimo se calcula mediante la herramienta vectorial de análisis grafo de rutas. Esta herramienta proporcionará para cada puerto de destino la ruta más corta, entre las rutas consideradas.
1. División ruta en tantos segmentos como cambios de velocidades se produzcan (mapa vectorial de viento), véase apartado 3.5.
2. Asignación manual a cada segmento del valor de velocidad correspondiente.
3. Selección de inicio, final y criterio (tiempo).
4 Conclusiones
La línea geodésica se define como la línea de mínima longitud que une dos puntos en una superficie dada, y que está contenida en esta superficie. Esto se traduce en que la distancia más corta entre los puertos y los caladeros no será una línea recta sino la geodésica correspondiente al elipsoide del Sistema de Referencia de Coordenadas ETRS89. Por tanto, la hipótesis admitida de que trayectoria óptima es recta sirve a modo ilustrativo ya que es reducción simplista que no incluye todas las alternativas, algunas de las cuales podrían ser más adecuadas.Para conseguir un sistema riguroso sería necesario calcular las líneas geodésicas y considerar todas las rutas existentes.También habría que considerar una temperatura variable en función de la profundidad.
La aplicación del grafo de rutas obtenida, a pesar de incluir en su diseño algunas simplificaciones que no son estrictamente realistas, permite obtener la ruta más adecuada incluyendo dos criterios: el tipo de pez y la eficiencia energética. Posibilita encontrar un tipo de captura concreta ya que los caladeros han sido diferenciados por especie y también consigue su optimización desde el punto de vista de eficiencia energética, ya que tiene en cuenta las oportunidades existentes para el aprovechamiento del viento.
