Artículos de Investigación

Metodología para la elaboración digital de mapas: caso Volcán Nevado de Toluca

Methodology for digital mapping: Nevado de Toluca Volcano case

Andrea Juárez-Sandoval
Instituto Politécnico Nacional, México

Metodología para la elaboración digital de mapas: caso Volcán Nevado de Toluca

Quivera. Revista de Estudios Territoriales, vol. 20, núm. 2, 2018

Universidad Autónoma del Estado de México

Recepción: 13 Junio 2018

Aprobación: 13 Noviembre 2018

Resumen: Actualmente, los avances tecnológicos permiten realizar mapas con agilidad y precisión. Gracias a los datos proporcionados por los diferentes satélites, a las tecnologías de posicionamiento global (GPS) y a los Sistemas de Información Geográfica (SIG), es posible generar mapas con información territorial general, lo cual facilita el análisis científico de temas que así lo requieran. A fin de ejemplificar un posible uso de la metodología propuesta, se recolectaron ejemplares vegetales en el Área de Protección de Flora y Fauna (APFF) Nevado de Toluca, y se elaboró la cartografía. Por tanto, el objetivo de este artículo es mostrar la metodología que genera mapas debidamente georreferenciados, cuya información detallada y veraz permite la información recabada en cada investigación; aquí sólo se da un ejemplo.

Palabras clave: metodología, mapas digitales, georreferenciación.

Abstract: Currently, the technological advances make possible to generate maps in a more accurate and quicker way. By the use of GIS, GPS systems and Earth Observation Satellites we can in a general way, draw maps containing territorial information that allow further scientific analysis. As an example, some herbaceous collected at the “Area de Protección de Flora y Fauna” (APFF) of the Nevado de Toluca were used to produce base maps. Therefore the main article’s purpose is to show a mapping methodology that allows drawing georeferenced maps containing detailed and accurate information.

Keywords: methodology, digital maps, georeferencing.

Introducción

Hasta hace algunas décadas, los mapas se realizaban obteniendo las coordenadas de los puntos por métodos geodésicos, topográficos y astronómicos para que después mediante métodos cartográficos se elaborara el mapa correspondiente de acuerdo con la proyección y la escala seleccionada; sin embargo, a partir de la década de los 70, con el lanzamiento de los satélites Landsat y con el establecimientos de los procesos cartográficos digitales, la forma de hacer mapas paulatinamente se volvió más dinámica. En la actualidad, usando los diferentes satélites, GPS y los Sistemas de Información Geográfica (SIG), el ser humano elabora diferentes mapas que permiten analizar con mayor profundidad la información contenida en un territorio.

A raíz de estos avances tecnológicos, surgieron nuevas herramientas que facilitan el estudio científico a partir de variables diversas y complejas; como ejemplo, se pueden mencionar los mapas de vegetación y de plantas. Su diferencia radica principalmente en la escala del mapa; es decir, generales o detallados, dependiendo del nivel de especialización al que desee alcanzar el investigador.

Para realizar mapas de plantas en los que se analizan específicamente los miembros de una población vegetativa, es necesario establecer la ubicación precisa de cada ejemplar;, en este sentido este trabajo propone una metodología que permita producir una cartografía digital, en donde se muestran las plantas y los lugares de recolección referenciados geográficamente por medio de un Sistema de Información Geográfica (SIG), con lo cual se sistematiza el proceso cartográfico. Con el fin de aplicar esta metodología, se tomó el caso del Área de Protección de Flora y Fauna (APFF) Nevado de Toluca.

Con el fin de contextualizar la información utilizada, la flora de México se considera una de las más ricas y variadas del mundo, debido, entre otros aspectos, a lo accidentado de su fisiografía, a la variedad de tipos de suelos y a su posición geográfica entre el norte y el centro del continente (Bravo y Scheinvar, 1995). El país, ubicado en la zona intertropical, cuenta con todo tipo de climas y con una gran biodiversidad; es una de las mayores del planeta (Coll, 2005:13). Los bosques templados que ocupan el 20% del territorio nacional poseen una importante variedad de pinos y encinos; sin embargo, el endemismo de los ecosistemas de los que forman parte es muy alto (Romero, 2015). El Eje Neovolcánico transversal, situado en el centro del país, influye en la distribución geográfica y en la variedad florística de los pinares, pero en esta región también se concentra la mayoría de la población (Rzedowski, 2006) que ha causado fuertes impactos ambientales.

Las áreas naturales protegidas preservan ecosistemas frágiles y especies endémicas o en riesgo de extinción. Además, aseguran el equilibrio y la continuidad de los procesos ecológicos, así como la conservación de la biodiversidad. En el Área de Protección de Flora y Fauna Nevado de Toluca, los escurrimientos que nacen en sus laderas aportan agua a dos cuencas hidrológicas: del río Lerma y del río Balsas. La cantidad y la calidad de sus aguas dependen de la conservación de sus ecosistemas forestales, ya que la presencia de la vegetación arbórea, arbustiva y herbácea permite la captación del agua pluvial, la cual, a través del follaje, hojarasca y raíces posibilita su penetración en el suelo y en el subsuelo.

Las pocas investigaciones llevadas a cabo en el Nevado son: Descripción y aspectos fitogeográficos de la vegetación alpina del Nevado de Toluca de González (1986), Algunos aspectos ecológicos del volcán Nevado de Toluca de Villalpando (1968) y Actualización y análisis cartográficos sobre usos de suelo y vegetación de Sandoval (1987), y centran sus objetivos en la cuestión forestal; para realizar los análisis correspondientes, se basan en fotografías aéreas y en cartas de uso del suelo y vegetación, las cuales permiten analizar esta área de estudio de manera general, pero sin conocer la ubicación exacta de las diferentes especies que la habitan. Para Panareda, son mapas de vegetación, pues plasman comunidades de especies vegetales. Las técnicas actuales de georreferenciación y la utilización de cartografía digital proporcionan mayor detalle, cuyo resultado son los mapas de plantas (Panareda, 1996), a través de los cuales es posible ubicar la especie vegetal en el área de estudio y aportar información más detallada.

Metodología

Proceso metodológico
Figura 1
Proceso metodológico
Fuente: elaboración propia.

El procedimiento (figura 1) se describe a continuación:

1. Recopilación de la información

Con el fin de delimitar el área de estudio, en INEGI se buscó la cartografía digital y analógica disponible del Área de Protección de Flora y Fauna Nevado de Toluca y se obtuvieron las coordenadas del área de trabajo a través del mapa interactivo de la página http://mapserver.inegi.org.mx/traninv/.

Para ello, se tomaron las coordenadas superiores de la izquierda y las inferiores de la derecha. Dado que las seleccionadas estaban en el sistema sexagesimal, se convirtieron al sistema de coordenadas U.T.M. (sistema de coordenadas universal transversal de Mercator) en la misma página. El Datum (sistema geodésico de referencia de medidas) que se tomó en consideración para elaborar los mapas fue ITRF92 (International Terrestrial Reference Frame, 1992 referencial).

2. Marco

Tanto en Internet como en la biblioteca del Herbario Nacional y de la Protectora de Bosques (PROBOSQUE) se revisó la información disponible sobre el área de trabajo, como: listados florísticos, artículos, tesis y textos botánicos, con la finalidad de tener mayor conocimiento científico y empezar a elaborar una lista de las especies botánicas que habitan en el estrato herbáceo del bosque.

3. Visita al Herbario Nacional

Una vez realizado el listado de especies botánicas del Área de Protección de Flora y Fauna Nevado de Toluca, se visitó el Herbario Nacional para revisar los ejemplares correspondientes.

Con el propósito de elaborar la ficha botánica de cada especie, se tomaron fotografías de láminas que mostraban la floración de la planta y se obtuvo información sobre el nombre común de la especie y las coordenadas geográficas de donde fue obtenida. Durante las visitas no se encontraron todas las plantas incluidas en la primera lista, por lo que solamente se trabajó con las disponibles en el Herbario.

4. Trabajo de campo

Para facilitar el ingreso a las áreas naturales y obtener nueva información de utilidad para el estudio, se contactó previamente a las autoridades de los ejidos de Raíces y de La Peñuela, localizados en el suroeste del municipio de Zinacantepec, Estado de México. Se llevaron a cabo seis visitas de campo al área de estudio entre julio y septiembre, ya que en época de lluvias el bosque reverdece y las floraciones son mayores y facilitan la búsqueda de las especies. Antes de extraer cada muestra, con ayuda de un GPS Garmin Etrex Vista Cx, calibrado en el Datum WGS84, se capturaron las coordenadas geográficas (latitud, longitud y altitud), así como la orientación correspondiente.

Las muestras de las plantas recolectadas estaban en floración y, además de los datos geográficos, se anotó el nombre común de la especie, en caso de que éste fuera conocido. La información obtenida fue vertida en la ficha botánica correspondiente. Las muestras se extrajeron desde la raíz con la ayuda de una pala o una cuchara para no maltratarlas.

5. Herborización e identificación de las especies

Después de extraer al espécimen de su medio, se le sacudió la tierra y se acomodó en una hoja de papel periódico para evitar que se marchitara y llegara lo mejor posible al lugar donde se iba a prensar. Para las plantas que sobrepasaron las dimensiones de la hoja del papel periódico (30 x 40 cm), con tijeras de podar se cortó la sección que presentaba la floración. Al término de cada recolecta, se transportaron los ejemplares acomodados horizontalmente en una caja de cartón.

En caso de contar con un herborizador, las muestras se introducen en él inmediatamente; en caso contrario, se acomodan entre hojas de papel periódico intercalando un cartón corrugado y aplicando presión uniforme sobre ellas para agilizar su secado. Cada tercer día se debe cambiar el papel periódico para evitar la formación de hongos o bacterias que pudieran dañarlo. La habitación en la que deben permanecer las muestras durante el secado debe tener ventilación suficiente y mantenerse seca. La herborización llevada a cabo de esta última manera dura tres meses; después, cada una de las muestras, manejándolas con cuidado para evitar romperlas, se colocó sobre una cartulina de color blanco sujetándola con una puntada de cordel blanco. A la lámina obtenida se le agregó una etiqueta con la fecha y el lugar de recolecta, su familia, género, especie y nombre común, así como las coordenadas geográficas de recolección y alguna observación sobre lugar, clima y/o especie. Una vez herborizadas las muestras y montadas, se llevaron al Herbario de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa para ser identificadas.

6. Elaboración de la base de datos

Con la finalidad de agilizar los procesos de lectura llevados a cabo durante la generación de las capas, se creó una carpeta en C:// con el nombre del proyecto. Dado que las coordenadas registradas por el GPS se encontraban en el sistema de coordenadas sexagesimal, se convirtieron al sistema UTM (Universal Transversa de Mercator) en la página http://mapserver.inegi.org.mx/traninv/ indicando la zona 14N (Hemisferio Norte). Se tomaron los resultados correspondientes al Datum ITRF92. Cada conversión se fue vaciando directamente a una tabla en Excel con la finalidad de crear una base de datos que contuviera información sobre cada especie como: la familia, el nombre de la planta, el nombre común, las coordenadas geográficas sexagesimales, las coordenadas geográficas UTM, la altitud y la orientación (tabla 1). Una vez generada esa base de datos, se creó otro archivo con las coordenadas UTM en las dos primeras columnas, ya que Arc Catalog identifica los valores automáticamente incorporándolos al sistema.

Ejemplo de tabla de datos
Tabla 1.
Ejemplo de tabla de datos
Fuente: elaboración propia.

Resultados

Como se puede observar en los mapas generados siguiendo la metodología propuesta, se trabajó con 11 diferentes familias del estrato herbáceo. Se cumplió el objetivo de hacer la georreferenciación y permitir la visualización exacta dentro de un territorio en el que fue recolectado cada uno de los ejemplares botánicos. Éstos se distribuyeron en tres diferentes mapas para facilitar su análisis tratando de que no quedaran encimadas las etiquetas y su apreciación fuera inmediata, ya que es importante generar información clara para evitar confusiones. Asimismo, los colores del mapa elegidos dentro de esa gama permiten al intérprete identificar rápidamente el área de estudio y varios aspectos geográficos, como el nivel en el que empieza a desarrollarse la vegetación. También se puede observar que las muestras[1] fueron recolectadas a diferentes altitudes en los que la insolación, las características de los suelos y la humedad varían considerablemente. A través de una primera interpretación de los mapas y de la observación directa en campo se pudieron obtener los siguientes resultados:

En el mapa1 se muestra la localización de seis familias cuyas especies se encontraron a diferentes altitudes que van desde los 3012 msnm como es el caso del Juncus aemulans Liebm. y hasta los 4,158 msnm en los que se encontró el Rhodosciadium tolucense (Kunth) Mathias. Esta última especie, junto con las muestras de Draba jorullensis Kunth, se encontraron adentro del cráter en lugares expuestos al sol, sin ninguna protección vegetal a su alrededor y entre las rocas; por consiguiente, se puede decir que son muy resistentes a condiciones extremas. A diferencia de estas especies, el Juncus aemulans Liebm. necesita de agua corriente para su desarrollo y, por ello, se encontró adentro de un arroyo, mientras que otras plantas, como la Salvia fulgens Cav, requieren de suelos húmedos (Ver mapa 1).

En el mapa 2 se presentan dos familias diferentes pertenecientes a los grupos de las Asteraceae y de las Caryophyllaceae. En el caso de las especies del grupo de las Asteraceae se encontraron muestras desde los 2,980 msnm como fue el caso de la Hieracium mexicanum Less, hasta los 3,268 msnm en donde se encontró la Stevia monardifolia Kunth. En cuanto a las especies de la familia de las Caryophyllaceae se encontraron sobrepasando los 4,000 msnm. La Arenaria bryoides Willd. Ex. Schtdl. se recolectó a 4,216 msnm y el Cieshum vulcanicum Schdtl. a 4,028 msnm (ver mapa 2).

En el mapa 3, se localizan tres familias: la Plantaginaceae, la Poaceae y la Rosaceae. Las especies de las Plantaginaceae y de los Poaceae se encontraron a más de 4,000 msnm; el Plantago nívea Kunth se localizó a 4,036 msnm y el Festuca lívida Willd. Ex. Schtdl. a 4250 msnm, seguido del Agrostis tolucensis Kunth a 4,033 msnm; mientras que los Muhlenbergia macroura (Kunth) Hitchc. y Muhlenbergia implicata (Kunth) no se localizaron a más de 3,345 msnm (ver mapa 3).

Para el presente trabajo se georreferenciaron 11 familias en total; de las cuales, las Poaceae y las Asteraceae presentaron mayor número de ejemplares recolectados debido a su resistencia y capacidad de adaptación a diferentes condiciones climatológicas. De las familias restantes, durante las seis visitas realizadas en época de lluvias, se obtuvieron tres, dos y un ejemplar de cada una. La dificultad para encontrar esos ejemplares se debe a varios factores geográficos y a diferentes actividades antrópicas que aunque ninguno por sí mismo determina el tamaño de la población de cada especie ni su distribución, entre todos contribuyen a un cambio en su comportamiento. Por ejemplo, en lo más alto de las paredes del cráter y en la zona forestal, se observó ganado alimentándose del renuevo y de varias especies de hierbas, lo cual pone en peligro a la población vegetal, pues disminuye la posibilidad de que existan suficientes semillas para los siguientes ciclos; asimismo, se observó una reducción de áreas boscosas por la tala clandestina y por los frecuentes incendios que han afectado el área de estudio. Durante los incendios la evaporación del agua es muy alta, lo cual ocasiona pérdida de humedad y nutrientes en los suelos; además, al quemarse la mayoría del follaje de los árboles, los rayos del sol pasan a una mayor superficie de terreno dejando expuestas diversas especies vegetales que no resisten muchas horas la exposición solar y necesitan humedad constante para su mejor desarrollo, por lo que algunas mueren antes de florecer y no dejan semillas para el siguiente ciclo. Al ser destruida o eliminada la vegetación de los diferentes estratos en los suelos de montaña, éstos quedan desprotegidos y se erosionan fácilmente por carecer de raíces de plantas que los contengan. A continuación se presentan los mapas indicados.

Georreferenciación
de plantas
Mapa 1.
Georreferenciación de plantas
Fuente: elaboración propia.

Georreferenciación de plantas
Mapa 2.
Georreferenciación de plantas
Fuente: elaboración propia.

Georreferenciación de plantas
Mapa 3.
Georreferenciación de plantas
Fuente: elaboración propia.

Discusión

Al generar cartografía de plantas, como lo propone Panareda (1996) a través de los últimos recursos tecnológicos, se puede tener un conocimiento más detallado acerca del comportamiento de cada especie durante cada ciclo vegetativo en un lugar determinado, conocer su distribución exacta y hacer comparaciones anuales para saber más de cómo ha sido la relación del hombre con el medio que lo rodea y la influencia que ha tenido éste sobre él. Este tipo de mapas permite conocer a profundidad la biodiversidad de las áreas naturales protegidas y de sus alrededores, así como de los lugares que no están protegidos y que no presentan demasiada actividad humana.

Además, estos mapas se pueden utilizar en estudios de biogeografía y corológicos. La diferencia con los de vegetación radica en el detalle; por lo tanto, realizar este tipo de estudios con sistemas de información geográfica agiliza los procesos cartográficos, algo que no se podía pensar hace algunas décadas. Sin embargo es necesario tener presente que para generar una cartografía de plantas dentro de estudios especializados se debe hacer una investigación exhaustiva en los archivos y recorrer el área de estudio en su totalidad (Panareda, 1996), con el fin de que los ejemplares recolectados permitan conocer la realidad acerca de la vegetación que se encuentra en la zona.

Agradecimientos

Agradezco las valiosas aportaciones para la realización de este trabajo a: Dra. Luz María Oralia Tamayo Pérez, Dra. Teresa de Jesús Reyna Trujillo, Dr. José María Casado Izquierdo, Dra. Ana Laura López Escamilla, Lic. Elizabeth Fernández Esquivel, M. Ma. del Rosario García Peña, M. Rafael Torres Colín, M. Elvira Aguirre Acosta, M. Ana Rosa López Ferrari y Dr. Mario Adolfo Espejo Serna.

Acknowledgment

I appreciate the valuable contributions for the realization of this work to: Dra. Luz María Oralia Tamayo Pérez, Dra. Teresa de Jesús Reyna Trujillo, Dr. José María Casado Izquierdo, Dra. Ana Laura López Escamilla, Lic. Elizabeth Fernández Esquivel, M. Ma. del Rosario García Peña, M. Rafael Torres Colín, M. Elvira Aguirre Acosta, M. Ana Rosa López Ferrari y Dr. Mario Adolfo Espejo Serna.

Referencias

Bravo, H. y Scheinvar, L. (1995). El interesante mundo de las cactáceas. México, D.F: Fondo de Cultura Económica.

Coll-Hurtado, A. (2005). Geografía Económica de México. México, D.F: Instituto de Geografía, UNAM. Recuperado de http://www.igeograf.unam.mx/sigg/utilidades/docs/pdfs/publicaciones/temas_sele/T_S__G_Geografia_Economica_de_Mexico.pdf

González, A. (1986). Descripción y aspectos fitogeográficos de la vegetación alpina del Nevado de Toluca, Estado de México. (Tesis de Licenciatura). Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F.

INEGI (2016). Espacio y datos de México. Consultado en http://www.beta.inegi.org.mx/

INEGI (2016). Transformación de coordenadas. Consultado en http://mapserver.inegi.org.mx/traninv/

INEGI (2016). Aspectos técnicos de imágenes Landsat. Consultado en www.inegi.org.mx/geo/.../imgsatelite/doc/aspectos_tecnicos_de_imagenes_landsat.pdf

Panareda, J. (1996). Cartografía de la Vegetación. Serie Geográfica, 6, 11-34. Recuperado de https://ebuah.uah.es/dspace/bitstream/handle/10017/1049/Cartograf%C3%ADa%20de%20la%20Vegetaci%C3%B3n.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Romero, L. (2015). Bosques templados, segundo tipo de vegetación importante. Gaceta Digital UNAM. No. 4669. Recuperado de: http://www.gaceta.unam.mx/20150212/bosques-templados-segundo-tipo-de-vegetacion-importante/

Rzedowski, J. (2006). Vegetación de México. (Primera edición electrónica). Recuperado de https://www.biodiversidad.gob.mx/publicaciones/librosDig/pdf/VegetacionMx_Cont.pdf

Sandoval, A. (1987). Actualización y análisis cartográfico sobre el uso del suelo y vegetación del parque nacional Nevado de Toluca, Edo. de México. (Tesis de Licenciatura). Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F.

Villalpando, O. (1968). Algunos aspectos ecológicos del volcán Nevado de Toluca. (Tesis de licenciatura). Universidad Nacional Autónoma de México. México, D.F.

Notas

[1] Los ejemplares recolectados se conservaron de acuerdo con las indicaciones del herbario, sin embargo, desafortunadamente, debido a sucesos inesperados, las muestras se corrompieron, por lo que no se pudo hacer la donación como se hubiera querido.
HTML generado a partir de XML-JATS4R por