GEOBASE DE DATOS Y GEOVISOR PARA LA GESTIÓN SUSTENTABLE DE LOS RECURSOS HÍDRICOS DE MÉXICO

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1 GEOBASE DE DATOS Y GEOVISOR PARA LA GESTIÓN SUSTENTABLE DE LOS RECURSOS HÍDRICOS DE MÉXICO Héctor SANVICENTE-SÁNCHEZ, Yolanda SOLÍS-ALVARADO, Rene MELGAR-GARCÍA, Jaime RIVERA-BENÍTEZ Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Paseo Cuahunáhuac 8532, Col. Progreso, C.P , Jiutepec, Morelos, México hsanvice@tlaloc.imta.mx, ysolis@tlaloc.imta.mx, megaren@gmail.com, jrivera@tlaloc.imta.mx Resumen Actualmente, las directrices que rigen la administración, uso y cuidado del agua reconocen a la sustentabilidad como el principio básico de la política hídrica, que permitirá satisfacer las demandas de los usuarios actuales sin comprometer las futuras. La sustentabilidad se consigue a través de un desarrollo equilibrado de los aspectos sociales, económicos y ambientales. Se presenta el diseño y la integración de una base de datos geográfica compuesta por tres sistemas (social, económico y ambiental) con un enfoque ecosistémico que establece niveles de jerarquía organizacional desde la cuenca al mundo, cuya finalidad es apoyar el desarrollo de la política hídrica del país y la gestión sustentable de los recursos hídricos. La geobase se complementa con un geovisor que permite su consulta vía Web y posee herramientas para activar y desactivar capas, realizar la navegación por el mapa, consultar las tablas de atributos y los metadatos de las capas. Palabras clave: Gestión Integrada del Agua, Bases de Datos Geográficas, Desarrollo Sustentable, Sistemas de Información Geográfica, Geovisor Web. Abstract Nowadays, the guidelines that govern the management, use and care of the water recognize sustainability as the basic principle of water policy that will meet the demands of current users without compromising the future. Sustainability is achieved through a balanced development of social, economic and environmental aspects. This paper shows the design and integration of a geographical database which consists of three systems (social, economic and environmental) with an ecosystem approach that establishes organizational hierarchy levels from the basin to the world, whose purpose is to support the development of the country's water policy and sustainable management of water resources. The Geodatabase is complemented with a Geovisor that allows its inquiry via the Web and it has tools to turn on/off layers, to surf through the map and to consult the layers tables and metadata. 1. Introducción Para Axel Dourojeanni, en su documento Procedimientos de gestión para el desarrollo sustentable (Dourojeanni, 2000), el principal desafío que guardan los gobiernos es el saber cómo diseñar y aplicar sistemas de gestión capaces de fomentar y conciliar tres grandes objetivos que en teoría llevarían al desarrollo sustentable: el crecimiento económico, la equidad (social, económica y ambiental) y la sustentabilidad ambiental. Dourojeanni (2000) establece que la sustentabilidad está asociada a la satisfacción de las necesidades del ser humano en el presente, sin comprometer sus necesidades futuras. El desarrollo sustentable debe ser mantenido en el tiempo para ser sostenible. En principio cada uno de los tres objetivos del desarrollo sustentable (económico, social y ambiental) posee sus propios parámetros de medición y no existe un denominador común ni fórmulas de conversión universales entre uno y otro. El crecimiento económico se mide con

2 indicadores económicos, la equidad se determina sobre la base de parámetros sociales y la sustentabilidad ambiental en términos físicos y biológicos. Cada uno de los tres objetivos se encuentra en diferentes planos de evaluación. Para interrelacionarlos Dourojeanni (2000) establece una base que denomina ámbito o espacio dentro del cual se pretende alcanzar el desarrollo sustentable, por ejemplo un estado, un municipio, un país. Además menciona que ante la imposibilidad de articular los tres objetivos en un solo plano mientras no se disponga de indicadores adecuados es más correcto dibujar los objetivos en planos distintos (figura 1). Figura 1. Planos de crecimiento económico, equidad y sustentabilidad ambiental dentro de un ámbito. Por otro lado, es necesario recordar que los intercambios entre crecimiento económico, equidad y sustentabilidad ambiental no se producen sólo dentro de un solo ámbito, sino también entre distintas áreas; por ejemplo, entre países o regiones de un mismo país. Estos intercambios entre distintos ámbitos permiten compensar las deficiencias internas de algunos ámbitos para lograr los objetivos deseados en forma equilibrada. 2. Diseño e Integración de la Base de Datos Geográfica (Geobase) Una forma de manejar los ámbitos, estipulados por Dourojeanni (2000), desde un punto de vista regional es a través de ecosistemas, esto es, a través de un área naturalmente delimitada e integrada entre sí. En la teoría ecosistémica la forma de comprender a nuestro planeta es pensar en niveles de jerarquías organizacionales, esto es niveles que se agrupan y anidan de los niveles inferiores para formar niveles inmediatos superiores (Odum y Sarmiento, 2001). Una consecuencia importante de la organización jerárquica es que cuando los componentes o subconjuntos se combinan para producir unidades funcionales mayores, surgen o emergen nuevas propiedades que no estaban presentes o no eran visibles al nivel inferior (Salt, 1979). Es obvio que algunos atributos se hacen más complejos a medida que se avanza de las unidades pequeñas a las grandes, pero otra característica es que el ritmo de funcionamiento suele hacerse menos variable. De manera más específica, es posible decir que los mecanismos homeostáticos, los cuales pueden definirse como las fuerzas y contra fuerzas que amortiguan las oscilaciones (Odum y Sarmiento, 2001), operan en todo el sistema. El agua es un recurso que guarda una estrecha relación con una gran variedad de las actividades humanas, y es la base fundamental de la vida, lo que se ha venido traduciendo en una demanda creciente del recurso por parte del ser humano y un deterioro progresivo hidro-ambiental de las cuencas. La cuenca hidrológica es reconocida dentro de la Ley de Aguas Nacionales (LAN, 2008) como la unidad de gestión de los recursos hídricos. La LAN (2008) define a la cuenca hidrológica como: La unidad del territorio, diferenciada de otras unidades, normalmente delimitada por un parte aguas o divisoria de las aguas aquella línea poligonal formada por los puntos de mayor elevación en dicha unidad-, en donde ocurre el agua en distintas formas, y ésta se almacena o fluye hasta un punto de salida que puede ser el mar u otro cuerpo interior, a través de una red

3 hidrográfica de cauces que convergen en uno principal, o bien el territorio en donde las aguas forman una unidad autónoma o diferenciada de otras, aun sin que desemboquen en el mar. En dicho espacio delimitado por una diversidad topográfica, coexisten los recursos agua, suelo, flora, fauna, otros recursos naturales relacionados con estos y el medio ambiente. La cuenca hidrológica conjuntamente con los acuíferos, constituye la unidad de gestión de los recursos hídricos. La cuenca hidrológica está a su vez integrada por subcuencas y estas últimas están integradas por microcuencas. Ahora bien, el equilibrio que se busca en una gestión que atienda el desarrollo sustentable no se alcanza dentro de una región (cuenca) cerrada al exterior. Por el contrario, lo usual es que existan intercambios entre regiones. Lo que sucede frecuentemente es un intercambio a través de importaciones y exportaciones de recursos entre diferentes áreas (ámbitos). En este intercambio el agua se establece como un hilo unificador entre regiones adyacentes y posibilita la aplicación de la teoría ecosistémica a un desarrollo regional, nacional e inclusive mundial (son bien conocidos los conceptos de agua virtual y huella hídrica). Desde un punto de vista ecosistémico los siguientes niveles de jerarquía organizacional se pueden establecer a través de la gestión integrada de cuencas para favorecer el desarrollo sustentable (Tabla 1): Tabla 1.- Niveles de jerarquía organizacional en la gestión integrada de cuencas Ámbitos Gestión Ecosistémico Jerárquico integrada de cuencas Mundo Biosfera Macro-sistema Nación Ecorregión y Macro-sistema bioma Región Paisaje Exo-sistema hidrológica Cuenca Ecosistema (o Micro-sistema ecotopo) De esta forma una base de datos geográfica para la gestión sustentable de los recursos hídricos debe integrar sistemas de información ambiental, social y económica a diferentes niveles de jerarquía organizacional considerando el modelo mostrado en la tabla 1. Figura 2 Modelo conceptual de la geobase de datos El modelo conceptual de la geobase (figura 2) se visualiza como un disco el cual está integrado por tres grandes porciones, uno por cada eje del desarrollo sustentable, mismos que a su vez se dividen en gajos (subsistemas) que agrupan la información relativa a un tema. Además como todo disco se cuenta con sectores establecidos a través de aros concéntricos que definen los niveles de jerarquía organizacional (Cuenca, Región hidrológica, Nación y Mundo). Los subsistemas que comprenden cada eje o sistema de la geobase son: Eje económico: a) Económico-financiero b) Productivo. Eje social: a) Normativo, de organización y gestión, b) Desarrollo humano. Eje Ambiental: a) Acuático, b) Terrestre, c) Atmosférico. Para alimentar la geobase se colectó y analizó un banco de información cuyas fuentes principales fueron: El Compendio Básico del Agua (CBA), las

4 Estadísticas del Agua en México (EAM), las Estadísticas del Agua que publican algunos Organismos de Cuenca (Valle de México y Balsas) y los documentos de caracterización y diagnóstico de los Programas Hídricos Regionales (PHR). La cartografía colectada proviene del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) y de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) en versiones oficiales. Como resultado de este análisis, se obtuvo una lista de grupos de variables e indicadores, mapas, organizaciones e instrumentos de gestión. Los cuales se asignaron a un sistema (eje) y a un subsistema dentro del modelo conceptual de la geobase y se definieron los objetos físicos o abstractos (entidades) con los cuales estas variables estarían relacionadas. A continuación se da una explicación del contenido de cada subsistema. En el subsistema Económico-financiero se considerarán las entidades relacionadas con la actividad económica como son los ingresos y egresos e inversiones de organismos relacionados con el sector hídrico. Actualmente este subsistema no posee capas pues mucha es información estadística mapeable mediante una delimitación administrativa. En el subsistema Productivo se consideran aquellas entidades relacionadas con el uso del agua en las diferentes ramas de la economía (agricultura, industria, electricidad, uso público urbano) para la producción de bienes y servicios. Esto incluye la infraestructura, los usos del agua, los distritos y unidades de riego, etc. El subsistema Normativo, de organización y gestión considera aquellas entidades relacionadas con delimitaciones administrativas, zonas de planeación, organizaciones del sector hídrico, tanto a nivel de cuenca o acuífero como a nivel estatal, regional y nacional, que se han creado para la solución de conflictos que surgen del desarrollo y uso no coordinado del recurso. En el subsistema de Desarrollo humano se consideran entidades relacionadas con la población (rural y urbana, grado de desarrollo, aspectos de salud, etc.) y el acceso a los servicios de agua potable y saneamiento, y la infraestructura con la que se cuenta para ello (plantas potabilizadoras, plantas de tratamiento de aguas), centros de atención a emergencias y obras de protección. El subsistema acuático considera aquellas entidades que describan los cuerpos de agua naturales, las corrientes y los humedales, así como las redes de monitoreo en cuanto a cantidad y calidad del agua. El subsistema Terrestre considera aquellas entidades definidas por los límites naturales y la cobertura vegetal. El subsistema Atmosférico considera aquellas entidades relacionados con el medioambiente como son el clima, estaciones de monitoreo y los fenómenos meteorológicos. 3. Geovisor para la Consulta y Manipulación de la Geobase Una vez desarrollada la base de datos geográfica, se diseñó una herramienta específica para su consulta y manipulación. Esta herramienta es un geovisor Web generado mediante programación en Visual Studio 2010 en lenguajes ASPX y C# (Microsoft, 2010a, 2010b) y empleando las clases de la Interfaz de Programación de Aplicaciones (API por sus siglas en inglés) para JavaScript que posee el software ArcGis de ESRI (ArcGis API for JavaScript versión 3.5) (ESRI, 2012) para manipular la información cartográfica. El geovisor está integrado por dos secciones (figura 3). La primera sección localizada a la izquierda controla las capas geográficas que integrarán el mapa y la capa sobre la cual se desea consultar información. La segunda sección, ubicada a la derecha, tiene la función de mostrar el mapa y los atributos y metadatos de la capa a consultar por lo que se le denomina sección de despliegue.

5 Figura 3. Geovisor, vista de mapa La sección de capas geográficas está integrada por los tres ejes del desarrollo sustentable y dando clic sobre ellos se abren para mostrar los subsistemas. Un subsistema contiene las capas geográficas que lo integran precedidas de dos columnas de botones, la primera permite activar o desactivar una capa para hacerla visible o no en el mapa y segunda determina la capa de consulta de información. La sección de despliegue posee tres vistas que son: Mapa (figura 3), Atributos (figura 4) y Metadatos (figura 5); cada una con sus propias herramientas de manipulación de la información. Las vistas se controlan a través de tres botones ubicados en la parte superior derecha (figura 4). Dando clic sobre los botones se puede intercambiar las vistas. La vista de mapa (figura 3) es la que se presenta por default al entrar en el geovisor, ella despliega un mapa con todas las capas que estén activas en la sección de capas. Además de la escala de despliegue y un par de botones para ampliar y reducir el mapa de manera centralizada la vista posee una barra de herramientas de navegación que son: acercar o alejar la vista abriendo una caja, mover el mapa, vista México, vista mundial, vista previa, vista siguiente e identificar, esta última obtiene la información de un elemento de la capa de consulta. La vista de atributos (figura 4), despliega el contenido de toda la tabla de atributos o información estadística de la capa de consulta. La información es paginada y se cuenta con herramientas para desplazarse por ellas. También se puede ver la descripción de los campos. La vista de metadatos (figura 5) muestra los metadatos de la capa de consulta. Los metadatos fueron estructurados siguiendo el estándar del FGDC (Federal Geographic Data Comittee) que ha sido establecido por el INEGI como el estándar para México. La información del metadato es mostrada abriendo las secciones que posee al dar clic sobre ellas. Las secciones se cierran dando clic sobre la sección. Figura 5. Geovisor, vista de metadatos Figura 4. Geovisor, vista de atributos

6 4. Discusión y Conclusiones La gestión integrada de cuencas favorece el desarrollo sustentable pues busca aprovechar los recursos naturales de la cuenca conciliando el crecimiento económico, la equidad social y la sustentabilidad ambiental evitando conflictos y problemas entre los actores. La gestión integrada de cuencas implica aceptar que: a) Una cuenca hidrológica o hidrogeológica constituye una unidad. b) Preservar esta unidad es una condición esencial para la satisfacción óptima de la demanda de agua de los usuarios. c) Reconocer la necesidad de definir objetivos específicos y apropiados a cada ámbito territorial y jerárquico (cuenca, región hidrológica, país) y de ejecutar las obras y acciones necesarias para alcanzar tales objetivos. d) Todos los usuarios tienen un legítimo derecho al agua y, en forma equivalente, limitaciones para su uso propio. LAN Ley de Aguas Nacionales. Diario Oficial de la Federación, 18 de abril de 2008, pp Microsoft. 2010a. Introduction to Web Development with Microsoft Visual Studio Microsoft Official Course 10267A. Microsoft Corporation, Vol. 1 y Vol. 2. Microsoft. 2010a. Developing Web Applications with Microsoft Visual Studio Microsoft Official Course 10264A. Microsoft Corporation, Vol. 1 y Vol. 2. Odum, E.P. y Sarmiento, F.O Ecología, el puente entre ciencia y sociedad. McGraw-Hill Interamericana, ISBN México, pp Salt, G.W A comment on the use of the term emergent properties. Am. Nat. Vol. 113, pp En México, la LAN (2008) garantiza los puntos (a), (b) y (d); el punto (c) es la meta de la política y planeación hídrica nacional. La base de datos geográfica desarrollada y el geovisor favorecen la planeación para la gestión sustentable de los recursos hídricos pues posee información en los tres ejes del desarrollo sustentable, cubriendo los aspectos esenciales de cada uno como son el crecimiento económico y la transformación productiva, la equidad social y normatividad y la sustentabilidad del agua, la tierra y el aire. La geobase de datos considera niveles de jerarquía organizacional que le permiten pasar de la unidad cuenca a ámbitos naturales como son la región hidrológica, el país y el mundo sin olvidar las delimitaciones político administrativas. Literatura Citada Dourojeanni, A Procedimientos de Gestión para el Desarrollo Sustentable. Series ECLAC. Manuales. N 10. CEPAL-ONU, pp ESRI ArcGIS API for JavaScript.