ACUA: Aplicación para el control y gestión de vertidos en aguas

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ACUA - Proyecto Fin de Master GIS Online 2015 - 2016 ESRI España

Sobre el blog

Kepa Andoni López Pérez
Ambientólogo y analista GIS motivado y en continua formación hacia el desarrollo de aplicaciones web.
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Me gustaría estrenar mi primera entrada en el Blog iAgua con una breve descripción de la aplicación desarrollada en el proyecto final del Máster GIS Online de Esri España, elaborada íntegramente dentro de la plataforma ArcGIS y enfocada principalmente en la gestión y control de vertidos autorizados y no autorizados del Dominio Público Hidráulico (DPH) que considero puede resultar interesante dentro de esta comunidad.

GIS & Agua

La industria del agua es y ha sido uno de los sectores donde los GIS más han influenciado positivamente mejorando los flujos de trabajo y de gestión en el ciclo integral del agua. Aun así, la conservación del DPH siempre ha sido relegada a un segundo plano limitándose a análisis y muestreos preestablecidos por las normas actuales y que son un tanto insuficientes para preservar la calidad aguas.


Red SAIH del Ebro 17/10/2016 (cerca del 30% no funcionan, y más de la mitad tiene avisos leves por mala calidad)

Por ello, el proyecto ACUA se basa en hacer uso de las últimas herramientas y tecnologías en el sector GIS para dotar de una herramienta de trabajo que permita mejorar o preservar el estado ecológico y calidad de las aguas tal como se establece en la Directiva Europea Marco de Aguas (DMA) que tiene como objetivos: "prevenir el deterioro, mejorar y restaurar el estado de las masas de agua superficiales, lograr que estén en buen estado químico y ecológico, reducir la contaminación debida a los vertidos y emisiones de sustancias peligrosas; proteger, mejorar y restaurar las aguas subterráneas, prevenir su contaminación y deterioro y garantizar un equilibrio entre su captación y su renovación; preservar las zonas protegidas."

El propósito de ACUA

El objetivo principal del proyecto es por tanto el de ofrecer una herramienta web para gestionar la información relativa a vertidos autorizados y no autorizados, ayudando a llevar a cabo un servicio más eficiente y añadiendo funcionalidad suficiente para que los técnicos responsables de estas tareas puedan realizar geoprocesos, análisis y valoraciones específicas sin la necesidad de un equipo desktop gracias a los servicios publicados en la nube.


Objetivos principales del proyecto

Con esta aplicación se trata de dar un paso más en el control de vertidos complementando a las inspecciones rutinarias llevadas a cabo por los órganos competentes. Se pretende concienciar sobre la necesidad de hacer un uso responsable de los plaguicidas y fitosanitarios, así como de unos procesos de producción industriales más limpios en detrimento de tecnologías más antiguas que descargan residuos sobre el ya sensible DPH. Es una herramienta dirigida especialmente a técnicos de campo de las administraciones y/o entes competentes en la gestión de vertidos sobre las aguas superficiales ya sean de gobiernos autonómicos, cuencas hidrográficas, organismos de control autorizado, subcontratas, etc.

Breve Making-of

Sin entrar en detalles sobre aspectos técnicos del desarrollo del proyecto, los diferentes pasos se pueden resumir en el siguiente diagrama inferior, donde existen cuatro partes bien diferenciadas en función de las tareas realizadas que se interrelacionan simultáneamente para completar la aplicación web:


Esquema general del desarrollo de la aplicación web

El tratamiento y arreglo de datos en ArcGIS Desktop supone la mayor inversión del tiempo para filtrar, limpiar y sanear la información. Posteriormente ésta es publicada en el servidor GIS para que pueda ser usada por terceros. Estos servicios son consumidos más tarde vía REST en el/los webmap/s creados en ArcGIS Online que nutrirán en última instancia la aplicación que se desarrollará con el SDK de Web AppBuilder (WAB). WAB provee de una sencilla interfaz para ensamblar cada una de las partes de nuestra aplicación: desde el webmap previamente configurado que contendrá los servicios de entidades y mapas, hasta los geoprocesamientos asíncronos así como diversos widgets o herramientas varias que complementan la funcionalidad de la herramienta.

ACUA

En realidad, ACUA cuenta con cuatro aplicaciones de las cuales la primera es la más desarrollada en cuanto a funcionalidad técnica operativa. El resto fueron desarrollándose a medida que se avanzaba en el proyecto dando una herramienta integral con diversas aplicaciones específicas para cada cometido.

ACUA I

Como ya se ha comentado, la función más importante de esta aplicación es la gestión y control de los vertidos autorizados y no autorizados. Para ello, la herramienta cuenta con un widget de edición que facilita esta acción donde se puede incluir o actualizar todo tipo de información en relación a estos vertidos. La inclusión o modificación de entidades se facilita enormemente gracias a la configuración de menús en la mayoría de campos, lo que mejora la integridad de los datos introducidos. Incluso se ha habilitado la opción para incluir archivos adjuntos en los que poder agregar fotos del lugar del vertido, pdfs (informes previos, EIAs, etc.) o cualquier fichero relevante. Con las últimas versiones de WAB además se ha implementado la novedad de editar tablas de relación de las clases de entidad publicadas (de momento sólo soporta las relaciones 1:1 y 1:n), lo que multiplica las posibilidades para gestionar grandes volúmenes de datos.


Vista general de ACUA I

Otra de las grandes funcionalidades que aportan valor añadido a ACUA I es la incorporación de geoprocesamientos propios de equipos de escritorio. La publicación de los servicios de geoprocesamiento en un servidor GIS ofrece la oportunidad de realizar tareas con grandes requerimientos en computación de forma asíncrona, de tal manera que el trabajo se realiza en un servidor remoto, recibiendo el resultado en el equipo cliente (tablet, móvil u ordenador portátil) cuando el proceso se ejecuta completamente.

Entre otros se han incorporado los siguientes geoprocesamientos en relación a los objetivos propuestos:


Carpeta contenedora de los geoprocesamientos publicados

Cuenca - Análisis de vertidos: sirve para conocer quién o dónde se ha realizado un hipotético vertido ilegal que está contaminando las aguas superficiales. Ya sea por escorrentía superficial, vertido directo o indirecto las corrientes de agua se rigen exclusivamente por la gravedad, con lo que a partir de la localización de un punto de muestreo se puede calcular la cuenca correspondiente aguas arriba e intersectarla con los usos del suelo para analizar los posibles focos de contaminación.


Resultado de la ejecución de "Cuenca - Análisis de vertidos"

Cuenca - Análisis de vertidos (Industrial): para los vertidos de origen industrial existe una herramienta muy similar pero que recorta, en este caso, las zonas de influencia de todas las unidades industriales contenidas en el mapa.

Análisis aguas abajo: calcula el recorrido de un supuesto vertido en las aguas superficiales. Adicionalmente se detectan los municipios por los que discurre, los puntos de abastecimiento de agua próximos a ese recorrido y los núcleos urbanos cercanos que podrían estar afectados dentro de una distancia determinada.

Impacto agricultura: analiza de forma muy simplificada la posible escorrentía de un fitosanitario o plaguicida distribuido sobre los campos de cultivo en función de dos variables: la permeabilidad y la acumulación de los cursos de agua que discurren a través de los mismos. A pesar de que el cálculo real de la escorrentía implica más variables y análisis in situ, este sencillo modelo nos ofrece un primer acercamiento para saber qué campos de cultivo son susceptibles de crear una escorrentía más contaminada.


Resultado de la ejecución "Impacto agricultura"

Extraer y enviar: este proceso exporta los datos seleccionados dentro de un área dibujada en el mapa y lo envía en un archivo comprimido directamente por mail.

Densidad de drenaje: a partir de la cuenca resultante de los geoprocesamientos "Análisis de vertidos", realiza un cálculo de la densidad de drenaje que da información sobre las características geoecológicas del territorio.

Cálculo del canon de vertidos: calcula el precio de verter residuos o contaminantes no autorizados al DPH en función de una serie de variables, las cuales se encuentran determinadas en el Manual para la gestión de vertidos del Magrama. Es una sencilla herramienta desarrollada en Python en la que un técnico va estableciendo los valores correspondientes a las características del vertido dando como resultado el importe en euros del canon de vertidos.

ACUA II

Está centrada en la mejora de los datos referente a los puntos de agua, puntos de abastecimiento y puntos de captaciones. Estas capas, disponibles desde el servidor FTP del Gobierno Vasco, no se encuentran totalmente unificadas y homogeneizadas en una sola capa común que facilite la interpretación de las mismas. Además de ello, es capaz de llevar a cabo una serie de geoprocesamientos basados en el Decreto 515/2009 del Gobierno Vasco el cual establece unos límites para la utilización  de estiércoles y purines como abono en superficies agrícolas.


ACUA II - Edición de entidades

La funcionalidad añadida en forma de geoprocesamientos se resume por tanto, en dos sencillos modelos:

Aplicación de estiércoles y purines: este modelo calcula las áreas donde se aplican restricciones para la utilización de estos residuos en tierras de cultivo. El geoprocesamiento se realiza en función del polígono que dibuja el usuario en el mapa delimitando y recortando la extensión del área a evaluar. Entre otros criterios se aplican restricciones a las cercanías de zonas habitadas y puntos de abastecimiento de agua urbano o doméstico.


El resultado de "Aplicación de estiércoles y purines" se dibuja en el mapa como un único polígono con las zonas que tienen algún tipo de restricción

Perímetros de protección: este modelo, complementario al anterior, se aplica en zonas cercanas a los cursos de agua. Para ello, establece ciertas prohibiciones en el uso de abonos de origen animal en función del método utilizado para su distribución (cañones, aspersores o distribuidores).

ACUA III

Esta aplicación recoge los elementos referentes a las estaciones de control de calidad de las aguas oficiales para la memoria anual de aguas (TELUR) y estaciones hidrometeorológicas del País Vasco (Gobierno Vasco). De momento, apenas posee funcionalidades añadidas más allá de las opciones básicas de configuración entre las que destacarían las propias del visor cartográfico, la consulta de entidades y la edición de las mismas.


Vista general de ACUA III

La aplicación está pensada para incorporar en un futuro las mediciones en continuo de las diferentes estaciones que controlan la calidad de las aguas de la Comunidad Autónoma del País Vasco.

Denuncia un vertido

Finalmente se encuentra la aplicación Denuncia un vertido que trata de ser el nexo de unión entre los técnicos de campo y la ciudadanía. Ésta se basa en una plantilla de aplicación de tipo Geoform de ArcGIS Online donde gracias a un sencillo asistente podremos configurar todas sus opciones.

La aplicación se sustenta sobre un webmap donde se ha incorporado una clase de entidad con unos campos preestablecidos y previamente configurados. Éstos, se rellenan por la persona o personas que quieran notificar alguna incidencia en relación a vertidos sobre las aguas incluyendo la localización y la posibilidad de adjuntar todo tipo de archivos multimedia. Una vez completado el formulario se envía y el elemento se agrega al mapa para que pueda ser verificado y confirmado por las autoridades correspondientes.

Consideraciones finales

Actualmente me encuentro centrado tanto en la mejora de los atributos de las clases de entidad y sus tablas de relación como en la inclusión de modelos para identificación de presiones y análisis de impacto en aguas superficiales. Asimismo la aplicación está en continuo perfeccionamiento implementando novedades tanto de WAB como de la versón 4.0 de JavaScript (como por ejemplo la inclusión de escenas 3D).

En cualquier caso os animo a ver el vídeo demostrativo y a que hagáis cualquier sugerencia, crítica o comentario al respecto. Estoy a vuestra disposición para cualquier tipo de duda o aclaración que necesitéis.

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