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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS
CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
Evaluación y propuesta de conservación de espacios agropecuarios
amenazados por la expansión urbana en el Ecuador continental
Trabajo de Titulación previo a la obtención del título de Ingeniera Agrónoma
AUTOR: Ayala Cañizares Rocío del Pilar
TUTOR: Ing. Montúfar Delgado Carlos, M.Sc.
QUITO, D.M., Marzo 2019
II
DERECHOS DE AUTOR
Yo, Rocío del Pilar Ayala Cañizares, en calidad de autora del trabajo de investigación:
Evaluación y propuesta de conservación de espacios agropecuarios
amenazados por la expansión urbana en el Ecuador continental, autorizo a la
Universidad Central del Ecuador a hacer uso del contenido total o parcial que me
pertenece, con fines estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los
artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su
Reglamento.
También autorizo a la Universidad Central del Ecuador a realizar la digitalización y
publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de conformidad
a lo dispuesto en el Art. 144 de la ley Orgánica de Educación Superior
_____________________________
Rocío del Pilar Ayala Cañizares
C.C. 1725599995
Dirección electrónica: [email protected]
III
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por Rocío del Pilar Ayala
Cañizares, para optar por el Grado de Ingeniera Agrónoma; cuyo título es:
EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE CONSERVACIÓN DE ESPACIOS
AGROPECUARIOS AMENAZADOS POR LA EXPANSIÓN URBANA EN EL
ECUADOR CONTINENTAL, considero que dicho trabajo reúne los requisitos y
méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y evaluación por parte
del tribunal examinador que se designe.
En la ciudad de Quito, al día 8 de febrero del 2019
----------------------------------------
Ing. Agr. Carlos Montúfar, M.Sc.
DOCENTE-TUTOR
IV
EVALUACIÓN Y PROPUESTA DE CONSERVACIÓN DE ESPACIOS
AGROPECUARIOS AMENAZADOS POR LA EXPANSIÓN URBANA EN EL
ECUADOR CONTINENTAL
INFORME CORREGIDO Y APROBADO PARA GRADO ORAL
Ing. Agr. Carlos Montúfar, M.Sc.
TUTOR
Lic. Diego Salazar, M.Sc.
PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
Ing. Agr. Juan Pazmiño, M.Sc.
PRIMER VOCAL
Dra. Soraya Alvarado, Ph. D.
SEGUNDO VOCAL
2019
V
DEDICATORIA
A mi madre amada por su apoyo incondicional e
infinito amor, a mi padre querido por ser mi
mayor ejemplo de vida. Gracias por todo el
esfuerzo para hacer de mí una persona mejor
cada día.
A mi hermano Ángel por ser un gran ejemplo de
perseverancia, a mis hermanas Adriana,
Alexandra y Dayanna, a mis sobrinos amados
Mikaela y Nicolás y mi tío querido Patricio por
formar parte de mi vida.
A Sebastián por ser un pilar fundamental en mi
vida y a mi querida amiga Jessica por ser
cómplice de mis sueños y locuras.
Rocío
VI
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, por guiar mi camino y siempre darme
una nueva oportunidad.
Mi eterna gratitud a la Universidad Central del Ecuador,
Facultad de Ciencias Agrícolas, a su personal docente y
Administrativo, por toda su ayuda, enseñanzas y
conocimientos adquiridos.
Al Ing. Carlos Montufar que con su experiencia,
conocimientos y consejos ayudaron a finalizar con éxito
este trabajo.
A mi familia y en especial a mis padres por su paciencia,
apoyo incondicional y por ser el pilar fundamental en mi
vida, para cumplir una meta más en mi vida.
A mis amigas por hacer esta etapa más llevadera con cada
anécdota, a Sebastián por apoyarme siempre.
Rocío
VII
ÍNDICE DE CONTENIDO
CAPÍTULO PÁG.
INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1
REVISIÓN LITERARIA..................................................................................... 3
2.1. Expansión urbana ....................................................................................... 3
Características de la expansión urbana ............................................................... 3
2.2. El suelo ........................................................................................................ 4
2.3. Los conflictos en el uso del suelo por la expansión urbana ................... 4
2.4. La sustitución del suelo agrícola por suelo urbanizado .......................... 5
2.5. Costo medioambiental en el uso de suelo ................................................ 6
Movilidad .............................................................................................................. 6
Vivienda ............................................................................................................... 6
2.6. Pérdida de la función paisajística de los suelos rurales .......................... 7
2.7. Proceso de urbanización en Ecuador ........................................................ 7
2.1.1. Uso del Suelo ......................................................................................... 8
2.1.2. Aptitud de la Tierra ................................................................................. 9
2.1.3. Capacidad de uso de la tierra................................................................10
2.8. Teledetección .............................................................................................12
2.1.4. Sensor ..................................................................................................12
2.1.5. Imagen satelital .....................................................................................12
2.1.6. Perspectivas temporales en la teledetección .........................................12
2.9. Análisis multitemporal ...............................................................................13
2.1.7. Requisitos previos para análisis multitemporal ......................................14
2.1.8. Técnicas utilizadas para análisis multitemporal .....................................14
MATERIALES Y MÉTODOS ...........................................................................16
3.1. Ubicación ....................................................................................................16
VIII
3.2. Materiales ...................................................................................................16
3.3. Metodología ................................................................................................17
3.3.1. Etapa I: Recopilación y procesamiento de información .........................17
3.3.2. Etapa II. Análisis multitemporal (Dinámica de uso del suelo) ................25
3.3.3. Etapa III. Análisis espacial (Pérdida de suelo con vocación agropecuaria)
27
3.3.4. Etapa IV. Identificación de zonas urbanizables .....................................29
3.4. Variables en estudio ..................................................................................30
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................................31
4.1. Análisis multitemporal (Dinámica de uso del suelo) ...............................31
4.2. Análisis espacial (Pérdida de suelo con vocación agropecuaria) ..........36
4.3. Identificación zonas urbanizables ............................................................41
CONCLUSIONES ............................................................................................45
RECOMENDACIONES....................................................................................46
RESUMEN.......................................................................................................47
REFERENCIAS ...............................................................................................51
ANEXOS .........................................................................................................56
IX
LISTA DE CUADROS
CUADRO PÁG.
1. Población urbana y rural, Ecuador 1970 y 2010 ................................................ 7
2. Cobertura vegetal y uso del suelo. .................................................................... 8
3. Zonificación agroproductiva según niveles de aptitud de la Tierra. ................... 9
4. Parámetros por variable para definir las clases de capacidad de uso de la
Tierra. ..............................................................................................................11
5. Información cartográfica utilizada en la investigación. ......................................18
6. Lista de imágenes satelitales utilizadas en la investigación. ............................20
7. Leyenda temática para la generación del mapa de uso del suelo. ...................23
8. Periodos evaluados en el estudio ....................................................................26
9. Clases de uso del suelo consideradas. ............................................................26
10. Matriz de tabulación cruzada propuesta para el estudio multitemporal. ...........27
11. Escala de trabajo por región geográfica. ..........................................................28
12. Área de afectación urbana ...............................................................................30
13. Variables de estudio. .......................................................................................30
14. Superficie (ha) de uso del suelo en los años 1977, 1990, 2001 y 2017 en
Ecuador continental. ........................................................................................31
15. Matriz de tabulación cruzada, periodo 1977-1990 ............................................32
16. Matriz de tabulación cruzada, periodo 1990-2001 ............................................32
17. Matriz de tabulación cruzada, periodo 2001-2017 ............................................33
18. Tierras cubiertas por la expansión urbana en cada periodo de estudio. ...........37
19. Zonas colindantes a las zonas urbanas del Ecuador continental. .................... 41
X
LISTA DE FIGURAS
FIGURA PÁG.
1. Población urbana y rural, Ecuador 1970 y 2010 ................................................ 7
2. Cobertura vegetal y uso del suelo. .................................................................... 8
3. Zonificación agroproductiva según niveles de aptitud de la Tierra. ................... 9
4. Parámetros por variable para definir las clases de capacidad de uso de la
Tierra. ..............................................................................................................11
5. Información cartográfica utilizada en la investigación. ......................................18
6. Lista de imágenes satelitales utilizadas en la investigación. ............................20
7. Leyenda temática para la generación del mapa de uso del suelo. ...................23
8. Periodos evaluados en el estudio ....................................................................26
9. Clases de uso del suelo consideradas. ............................................................26
10. Matriz de tabulación cruzada propuesta para el estudio multitemporal. ...........27
11. Escala de trabajo por región geográfica. ..........................................................28
12. Área de afectación urbana ...............................................................................30
13. Variables de estudio. .......................................................................................30
14. Superficie (ha) de uso del suelo en los años 1977, 1990, 2001 y 2017 en
Ecuador continental. ........................................................................................31
15. Matriz de tabulación cruzada, periodo 1977-1990 ............................................32
16. Matriz de tabulación cruzada, periodo 1990-2001 ............................................32
17. Matriz de tabulación cruzada, periodo 2001-2017 ............................................33
19. Tierras cubiertas por la expansión urbana en cada periodo de estudio. ...........37
20. Zonas colindantes a las zonas urbanas del Ecuador continental. .................... 41
XI
ANEXOS
ANEXO PÁG.
1. Mapa de uso del Suelo del Ecuador continental a escala 1:250.000 año
1990. ...............................................................................................................56
2. Mapa de uso del Suelo de Ecuador continental a escala 1:250.000 año
2001. ...............................................................................................................57
3. Mapa de uso del Suelo de Ecuador continental a escala 1:250.000 año
2017. ...............................................................................................................58
4. Superficie de uso del suelo del Ecuador continental expresada en
porcentaje. .......................................................................................................59
XII
TÍTULO: Evaluación y propuesta de conservación de espacios agropecuarios
amenazados por la expansión urbana en el Ecuador continental
Autora: Rocío del Pilar Ayala Cañizares
Tutor: Ing. Agr. Carlos Montúfar, M.Sc.
RESUMEN
El presente estudio determino los cambios de uso del suelo ocurrido entre los años
de 1977 a 2017 producto del crecimiento urbano en Ecuador continental. Para ello,
el análisis multitemporal se realizó mediante técnicas de teledetección conjuntamente
con herramientas de Sistemas de Información Geográfica (SIG) a partir de la
clasificación de imágenes satelitales Landsat. Se evaluó el cambio espacial mediante
matrices de tabulación cruzada, determinando que el 73 % de la expansión urbana
sucede en suelos de usos agropecuario y el 75 % se da en suelos con vocación
agropecuaria principalmente en suelos de clase I y II que no presentan limitaciones
para la producción.
Palabras claves: DINÁMICA DE CAMBIO/ TELEDETECCIÓN/ IMÁGENES
SATELITALES/ZONAS URBANAS/ ECUADOR CONTINENTAL/ ANÁLISIS
MULTITEMPORAL
XIII
SUBJECT: Evaluation and proposal of conservation of agricultural spaces threatened
by urban expansion in continental Ecuador
Author: Rocío del Pilar Ayala Cañízares
Tutor: Carlos Lenin Montúfar Delgado
ABSTRACT
The current project was aimed to determine the changes in soil that occurred between
1977 and 2017 as a result of urban growth in continental Ecuador. The
methodological process started with the multitemporal analysis of soil, using remote
sensing techniques and Geographic Information Systems (GIS); as a result the
classification of Landsat satellite images data. The data was analyzed and evaluated
to determine the spatial changes through cross-tabulation matrices, which determined
that 73% of urban expansion occurred to agricultural soils and 75% occurred in
agricultural soils type I and II, which do not have limitations for production.
KEYWORDS: CHANGE DYNAMICS / REMOTE SENSING / SATELLITE IMAGERY
/ URBAN AREAS / CONTINENTAL ECUADOR / MULTITEMPORAL ANALYSI
XIV
CERTIFICACIÓN
En calidad de tutor del trabajo de graduación cuyo título es “Evaluación y propuesta
de conservación de espacios agropecuarios amenazados por la expansión urbana
en el Ecuador continental”, presentado por la señorita Ayala Cañizares Rocío del
Pilar, previo a la obtención del Título de Ingeniera Agrónoma, certifico haber recibido
y corregido el ABSTRACT para el trabajo de grado, aprobado el mismo, después de
realizadas las observaciones por los miembros del tribunal, por lo que apruebo, para
el empastado final.
----------------------------------------
Ing. Agr. Carlos Montúfar, M.Sc.
DOCENTE-TUTOR
1
INTRODUCCIÓN
Según Bassols (1993) citado por Berlanga et al. (2010), históricamente se han
presentado eventos naturales catastróficos que han proporcionado variaciones
importantes en la cobertura natural, sin embargo en las últimas décadas las
actividades humanas son el principal desencadenador de la transformación de los
ecosistemas, modificándolos o destruyéndolos. Los cambios de cobertura de la tierra
y el uso del suelo han tenido un papel importante el ciclo del carbono, del agua, el
aumento de la contaminación, la degradación del suelo y la disminución de la
biodiversidad (Foley et al., 2005).
El Ecuador, en las últimas décadas, ha experimentado fuertes cambios en su
cobertura vegetal natural y uso del suelo. El avance de la frontera agrícola, un
acelerado y desordenado crecimiento de las áreas urbanas y la presión que éstas
ejercen sobre el territorio han provocado que se sacrifiquen tierras con potencial
agrícola, convirtiendo suelo rural en urbano; así como, el desplazamiento de las áreas
de cultivos y ganaderas a las laderas de las montañas o zonas menos fértiles,
perdiendo la función social y ambiental del suelo (Pinos, 2016).
Según Mejía (2014), Ecuador al igual que otros países latinoamericanos pasó de ser
un país agrario a un país urbano, este hecho se debe en general a procesos
migratorios de campo-ciudad y a diversas políticas que cambiaron los escenarios
sociales. En este marco, se pueden observar varias ciudades ecuatorianas que
presentan procesos acelerados de urbanización con una lógica concentradora y de
disyunción entre los barrios tradicionales y los periféricos, generando una
desarticulación de la red urbana.
Bhatta et al. (2010) citado por Merlotto et al., (2012), menciona que el crecimiento
urbano y los cambios de cobertura y uso del suelo constituyen procesos que forman
parte del desarrollo urbano.
En Ecuador los datos del Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda (MIDUVI, 2015),
el 79% de los cantones presentan crecimiento por fuera del límite. Este crecimiento
agresivo y desordenado, aparte de generar una importante presión antrópica sobre
los territorios ecológicamente sensibles y agroproductivos, encarece y hace poco
eficiente la provisión de servicios públicos (Secretaría Nacional de Planificación y
Desarrollo – Senplades, 2013).
En los últimos años se han desarrollado diversas técnicas a partir de análisis
multitemporales de imágenes satelitales. Para el desarrollo de este trabajo se
2
aplicaron metodologías basadas en técnicas de teledetección, empleando software
de Sistemas de Información Geográfica (SIG), que procesa la información y permite
analizar los cambios de uso del suelo.
Frente a esta situación, la presente investigación tuvo como objetivo principal
determinar la expansión urbana en zonas agropecuarias en el periodo 1977–2017,
como insumo en la construcción de una propuesta de conservación de espacios
agropecuarios.
Según Bonilla (2016), la superficie urbana va en aumento y la superficie agrícola va
disminuyendo. Producto de este crecimiento, un 30% de los suelos más fértiles son
urbanizados, y solo un 10% de los de menor calidad se utilizaron con ese fin, es por
ello que la investigación tuvo los siguientes objetivos específicos:
- Determinar el cambio de uso del suelo en zonas agropecuarias que fueron
cubiertas por zona urbana.
- Identificar las clases de suelos con vocación agropecuaria que fueron
cubiertos por zonas urbanas.
- Identificar zonas óptimas de urbanización considerando la conservación de
zonas agropecuarias prioritarias en función de sus características biofísicas.
3
REVISIÓN LITERARIA
2.1. Expansión urbana
Según López et al. (2009), las actividades humanas se han convertido en el principal
desencadenador de las transformaciones ambientales y el crecimiento de las
ciudades, siendo estas las principales responsables de gran parte de los cambios del
uso del suelo agropecuario, ejerciendo una enorme presión sobre el territorio.
Según Giraldo (1999) y citado por Magaña (2016), el crecimiento poblacional en las
ciudades se define como el aumento del área con infraestructura urbana hacia los
bordes de las ciudades y la densificación de las áreas urbanas (aumento de viviendas
por área). A medida que el crecimiento urbano continúa, es necesario extender la
infraestructura pública de la ciudad; vías de transporte, equipamiento, servicios
públicos, entre otros, para satisfacer las necesidades de la población que llega a
ocupar estas nuevas áreas.
La expansión urbana descontrolada es un fenómeno que afecta a ciudades del primer
mundo cómo a las ciudades de países en vías de desarrollo. El crecimiento urbano
por décadas ha generado intensos debates, dado los múltiples efectos que provoca
tanto en las actividades económicas y sobre los recursos naturales.
La urbanización por lo general está ocupando superficies dedicadas a la agricultura,
además existen procesos de transformación rural a urbana a partir de la presencia
de zonas industriales y vías de comunicación alejadas de los centros poblados
(Astorkiza et al., 2012), provocando el desplazamiento de las actividades
económicas, ambientales y sociales de estas zonas, afectando principalmente el
potencial agroproductivo en términos de producción de alimentos (Rivas et al., 2013).
Características de la expansión urbana
Las ciudades han estado en un completo desarrollo y estudio, desde las interacciones
de sus habitantes hasta los movimientos expansivos que se generan por el
crecimiento de la población, la globalización y el desarrollo económico. Desde sus
inicios, la ciudad se va expandiendo y va tomando nuevos territorios para ir supliendo
todas las necesidades e incrementos demográficos (Castillo, 2010).
El crecimiento acelerado de las ciudades se dio con el desarrollo económico en la
“revolución industrial”, cuando se produjo un aumento de la producción y del consumo
de las grandes ciudades; y como consecuencia una ola de inmigración en busca de
4
nuevas oportunidades, asentándose en las periferias de las grandes ciudades
(Galina, 2011).
En la actualidad, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) informó que más del
54% de la población mundial vive en áreas urbanas y que para el año 2050 la cifra
será del 66% de la población mundial que vivan en las ciudades. América Latina se
convirtió en un continente donde la mayor población vive en zonas urbanas: en 1950
en las ciudades vivía el 41% de la población, mientras que en el año 2000 aumentó
al 78% (Carrión, 2001).
2.2. El suelo
El suelo tiene varias definiciones dependiendo del uso; GRUN (2013) lo define como
la capa superficial de la Tierra donde se desarrollan las raíces de las plantas. Esta
capa es un gran depósito de alimentos y agua que las plantas utilizan para crecer y
producir sus frutos.
Según Martin y Adad (2006) citado por García et al. (2012), el suelo constituye uno
de los recursos más importantes para la vida en el planeta, ya que es la base
fundamental para la explotación agropecuaria y forestal. La producción de alimentos
depende en un alto porcentaje del uso que se les dé a los suelos.
IHOBE (2005) menciona que el suelo es el recurso básico del urbanismo. Es un
recurso prácticamente no renovable, ya que los procesos de artificialización del suelo
son casi irreversibles y, mientras su velocidad de degradación es relativamente
rápida, sus tasas de formación y regeneración son extremadamente
lentas(Abogados, 2005)(Abogados, 2005).
2.3. Los conflictos en el uso del suelo por la expansión urbana
Las características de la expansión urbana anteriormente comentadas han producido
una serie de cambios en la estructura y en la forma de funcionar de los ámbitos
urbanos y rurales.
La urbanización ha generado una serie de cambios de uso de suelo en espacios
periurbanos y zonas rurales, acelerando la pérdida del suelo y la expansión de la
mancha urbana sobre suelo no urbanizable; así disminuyendo los espacios rurales y
las poblaciones rurales. Este modelo de ocupación de suelo extensiva donde el
crecimiento de vivienda se ha desarrollado más en horizontal que en vertical, es una
forma de ocupación consumidora de suelo (Astorkiza et al., 2012).
5
Los siguientes conflictos son consecuencia del viejo modelo urbanístico que no
resuelve las demandas de la urbanización y genera problemáticas de uso suelo en
zonas rurales.
- Los patrones de urbanización se vinculan a las condiciones de lugar, las
excelentes condiciones climáticas, las tierras con menores accidentes
topográficos y de mayor potencial agropecuario son las más apreciadas para
el crecimiento urbano (MMA, 2006).
- La creciente red de servicios y dotación de accesibilidad vial, inducen
patrones de vida con más desplazamiento vehicular. Este modelo de
urbanización de baja densidad no solo consume suelo directo que inducen a
un modelo indirecto de consumo de suelo a través de la construcción de
centros comerciales, parques, infraestructuras asociadas, que se ponen a
disponibilidad de la población.
- Faltan organismos de gestión de planificación territorial para las nuevas
aglomeraciones y redes de zonas urbanas, caracterizadas por el desarrollo
post urbanizado (IHOBE, 2007).
2.4. La sustitución del suelo agrícola por suelo urbanizado
El proceso de urbanización se ha traducido en una creciente sustitución del suelo
agrario por suelo urbanizado. Entre las causas de ese fenómeno se encuentra el
conjunto del proceso de extensión de las ciudades hacia las zonas rurales. En
general es evidente que el espacio destinado a las actividades agrícolas se ha
reducido de forma importante. Si la mezcla de usos agrícolas con industriales o
terciarios sirve para caracterizar los cambios ocurridos en la utilización del suelo,
también la implantación de espacios naturales protegidos amenazados por el impacto
de la urbanización es consecuencia de la dispersión urbana, que caracteriza los
cambios en el uso del suelo de los territorios periurbanos. Por tanto, la dedicación de
los suelos con mayor aptitud agrícola a un uso urbanístico supone una pérdida de
eficiencia. El desarrollo urbanístico afecta a la pérdida de suelo agrícola y a las
restantes funciones del suelo (Astorkiza et al, 2012).
Tradicionalmente, los asentamientos urbanos se han venido estableciendo
principalmente cerca de las zonas más fértiles, por ello, la ocupación y el sellado del
suelo afectan con frecuencia a los suelos más ricos, lo que repercute sobre la
seguridad alimentaria ya que en muchos países afecta preferentemente a las tierras
agrícolas (Bruselas, Trabajo, & La, 2012). Según FAO (2016) 17 ha de suelo son
selladas cada minuto mundialmente bajo la expansión de infraestructura. Como
6
ejemplo, el 70,8% de la expansión urbana en la Unión Europea entre 1990 y 2000
afectó a tierras agrícolas. El impacto estimado fue equivalente a una pérdida de más
de 6 millones de toneladas de trigo durante el período completo, lo cual equivale a
una pérdida del 1% del potencial de capacidad de producción. Mientras esto puede
parecer una pérdida marginal, el efecto global de tales pérdidas en diferentes
regiones hace que la tarea de incrementar la producción de alimentos en
aproximadamente un 70% para el año 2050 sea mucho más difícil.
En términos generales, las consecuencias más notables de este fenómeno de
desarrollo espacial son: (1) la degradación ambiental debido a que zonas de reserva
natural o zonas rurales son urbanizadas; (2) la pérdida de suelos agrícolas causado
por la conversión de estos suelos a usos industriales, comerciales o residenciales; y
(3) el aumento de Gases de Efecto Invernadero (GEI). Adicionalmente, este
fenómeno también tiene consecuencias sociales, en especial en países en vías de
desarrollo, ya que para los estratos más pobres las periferias son las únicas zonas
asequibles para su economía; sin embargo, estas zonas carecen de servicios
públicos, servicios básicos, sistemas de transporte público y muchas veces se
encuentran en zonas de riesgos (ONU-HABITAT, 2016).
2.5. Costo medioambiental en el uso de suelo
Movilidad
Según Astorkiza & Ferrero (2012), la expansión urbana sobre zonas agropecuarias
implica un alejamiento entre la residencia y los espacios de trabajo, de ocio o de
educación y está asociado a un modelo de movilidad que implica una fuerte demanda
de infraestructuras de transporte y otros servicios públicos, la construcción y/o la
ampliación de carreteras generan una ocupación excesiva e ineficiente de suelo que
provoca a su vez numerosas pérdidas ambientales, artificialización de suelos,
pérdida de diversidad, incremento de la erosión entre otras.
Vivienda
La vivienda como tejido y como producto edificado juega un papel central del modelo
urbano, constituye una parte muy importante de la ciudad, con un gran protagonismo
en el consumo de suelo, la generación de residuos, la generación de movilidad, el
consumo de energía (IHOBE, 2005).
7
2.6. Pérdida de la función paisajística de los suelos rurales
El suelo rural cumple funciones ambientales como sumidero, microclima, prevención
de riesgos, preservación de hábitats, corredores ecológicos y funciones de
estructuración paisajística y contrapeso a las zonas urbanas densamente edificadas.
La actividad agraria se convierte en la principal responsable de la gestión de los
suelos y del paisaje rural. Las transformaciones paisajísticas son causadas
especialmente por las nuevas formas de dispersión urbana (Badia et al., 2010). La
proliferación de nuevas viviendas asentadas sobre el suelo rural y las
correspondientes infraestructuras (aceras, pavimentación de suelos, líneas de
electricidad y de teléfono, etc.) transforman el paisaje y lo vinculan a lo urbano y no
a lo rural.
2.7. Proceso de urbanización en Ecuador
Ecuador, en las últimas décadas, ha experimentado fuertes cambios en su cobertura
vegetal natural y uso del suelo. El avance de la frontera agrícola, un acelerado y
desordenado crecimiento de las áreas urbanas y la presión que estas ejercen sobre
el territorio han provocado que se sacrifiquen tierras con potencial agrícola,
convirtiendo en suelo rural en urbano así como el desplazamiento de las áreas de
cultivos y ganadería a las laderas de las montañas o zonas menos fértiles, perdiendo
la función social y ambiental del suelo (Pinos, 2016).
Los fenómenos económicos, políticos y sociales en el sector rural y urbano
determinaron la formación y consolidación de ciudades en el Ecuador (Galina, 2011).
El Ecuador al igual que otros países latinoamericanos pasó de ser un país agrario a
un país urbano, este hecho se debe en general a procesos migratorios de campo –
ciudad y a diversa políticas que cambiaron los escenarios sociales (Mejía, 2014).
Según el Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC), el último censo
poblacional realizado en el año 2010, el Ecuador contaba con una población total de
14 483 499 habitantes; el 62.7% de los ecuatorianos vive en ciudades a diferencia
del año 1970 que, el 39.5% vivían en las ciudades (Cuadro 1). A la vez, la rapidez
con la que la población urbana aumenta es mayor que la de la población rural (Figura
1).
Cuadro 1. Población urbana y rural, Ecuador 1970 y 2010
Año Área Población %
1970 Urbano 2 358 940 39.5
8
Rural 3 613 060 60.5
2010 Urbano 9 090 786 62.7
Rural 5 392 7143 37.3
Fuente: INEC
Figura 1. Evolución de la población urbana y rural desde el año 1950. Fuente:
(Villacís et al., 2011)
2.1.1. Uso del Suelo
Según, Di Gregorio (2005) citado por Chandre (2017), el uso del suelo está
caracterizado por los arreglos, actividades e insumos que el hombre emprende en un
cierto tipo de cobertura del suelo para producir, cambiarla o mantenerla. Ecuador
continental presenta varios tipos de cobertura y usos del suelo descritos en el Cuadro
2.
Cuadro 2. Cobertura vegetal y uso del suelo.
Cobertura Tipo Uso Superficie nacional (ha)
Vegetación natural Bosque nativo Conservación y protección
12 883 459
Área agrícola Pastos cultivados Pecuario 15 307 223
Cultivos perennes Agrícola
9
Cobertura Tipo Uso Superficie nacional (ha)
Cultivos semiperennes
Agrícola
Mosaico agropecuario
Misceláneo de ciclo corto
Cuerpo de agua Natural Agua 505 103
Artificial Agua
Área urbana Centros poblados Antrópico 246 142
Infraestructuras Antrópico
Eriales Sin cobertura vegetal
Tierras improductivas
120 434
Zonas sin información
Nubes Sin información 0
Fuente: Mapa de cobertura y Uso del suelo a escala 1: 100 000, año 2013 – 2014 elaborado
por Ministerio de Ambiente (MAE), Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca
(MAGAP) e Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE).
2.1.2. Aptitud de la Tierra
Según la última información cartográfica disponible (MAGAP, 2014), el Ecuador
continental tiene una extensión de 24.8 millones de hectáreas; de estas, 5.9 millones
de hectáreas (24%) son aptas para el desarrollo de la agricultura en condiciones
naturales de suelos, topografía y clima; el 13% es apto para pastos; el 42%, para
bosques; el restante 21% corresponde a Patrimonio de Áreas Naturales del Estado
(PANE) y zonas sin uso agrícola, además de las zonas urbanas y cuerpos de agua
(MAGAP, 2016), descritas con mayor detalle en el Cuadro 3.
Cuadro 3. Zonificación agroproductiva según niveles de aptitud de la Tierra.
Categorías Niveles de aptitud Superficie nacional (ha)
Aptitud agrícola
(%)
Superficie total
Aptitud agrícola
Z1 muy apto 1 332 817 22.4 5
Z2 apto 1 208 656 20.3 4
Z3 moderadamente apto 2 073 886 34.8 8
10
Categorías Niveles de aptitud Superficie nacional (ha)
Aptitud agrícola
(%)
Superficie total
Z4 marginalmente apto 1 338 315 22.5 5
Subtotal aptitud agrícola 5 953 675 100 24
Aptitud pecuaria
Z5 pastos 3 111 370 13
Aptitud bosques
Bosques y reforestación 4 003 486 16
Vegetación natural 6 517 473 26
Z6 subtotal bosque 10 520 959 42
Subtotal Aptitud Agropecuaria
19 586 004 79
PANE Z7 patrimonio áreas naturales
4 153 889 16
Otros
Usos
Z8 sin uso agrícola 968 773 3
No aplicable 168 773 1
Total 24 874 396 100
Fuentes: Mapa de Aptitudes Agrícolas (adaptado del Mapa de Aptitudes Agrícolas 2002 a escala 1:250
000) CGSIN. 2014. Zonificaciones Agroecológicas de cultivos en el Ecuador continental (MAGAP, 2016)
2.1.3. Capacidad de uso de la tierra
Las clases convencionales para definir la Capacidad de Uso son ocho, las que se
designan con números romanos del I al VIII, ordenadas de acuerdo a sus crecientes
limitaciones y riesgos en el uso. La clase I y clase II se caracterizan por ser suelos
sin limitaciones para la producción agropecuaria; la clases III y la clase IV son suelos
que poseen características con ligeras a moderas limitación para la producción
agropecuaria que reduce la elección de cultivos o requieren prácticas especializadas
de conservación; la clase V son suelos con limitaciones fuertes, la vocación natural
de estas tierras restringen su uso únicamente para pastos; la clase VI, clase VII y la
clase VIII son suelos con muy fuertes limitaciones para la producción agropecuaria,
estas tierras restringen el uso de maquinaria, ocasionalmente pueden incluirse
cultivos y pastos (Merlo et al., 2010). Las características de cada clase están
descritas en el Cuadro 4
11
Cuadro 4. Parámetros por variable para definir las clases de capacidad de uso de la Tierra
Grupo*1: franco, franco arcilloso arenoso, franco arenoso, franco limoso; Grupo*2: Franco arcilloso limoso, franco arenoso, limo; Grupo*3: Arcillo-arenoso, arcillo-
limoso. Arenoso francoso, arcilloso; Grupo*4: Arena (muy fina, fina, media y grande); Grupo*5: Arcilla pesada. Fuente: (Merlo et al., 2010)
1 Con estas variables se puede elaborar el mapa agrológico y el mapa de aptitud agrícola, utilizando la metodología de valoración de Tierras Rurales del Programa de Regularización y Administración de tierras Rurales PRAT, Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca MAGAP (2008).
Factor Variables1 Clases de capacidad de uso de la tierra
Agricultura y otros usos -arables Poco riesgo de erosión
Aprovechamiento forestal con fines de conservación- No arables
Sin limitaciones agrícolas
Con limitaciones de ligeras a moderadas
Con limitaciones fuertes
Con limitaciones muy fuertes
I II III IV V VI VII VIII
Topografía Pendiente % 0 a 2 Menor a 5 Menor a 12 Menor a 25 Menor a 12 Menor a 40 Menor a 20 Cualquiera
Edáfico Profundidad efectiva (cm)
Mayor 100 Mayor a 50 Mayor a 20 Mayor a 20 Cualquiera Mayor a 50 Mayor a 20 Cualquiera
Textura superficial
Grupo* 1 Grupo 1, 2 y 3
Grupo 1, 2, 3 y 4
Grupo 1, 2, 3 y 4
Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera
Pedregosidad %
Menor a 10
Menor a 25 Menor a 25 Menor a 25 Menor a 50 Menor a 25 Menor a 50 Cualquiera
Drenaje Bueno Bueno y moderado
Excesivo, moderado y bueno
Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera
Salinidad (ds/m)
Menor a 2 Menor a 4 Menor a 4 Menor a 8 Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera
Climático Zona humedad Humedad Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera Cualquiera
12
2.8. Teledetección
La teledetección es una técnica a través de la cual se obtiene información de un
objeto sin tener contacto con él, esto es posible gracias a la relación sensor -
cobertura, la cual en el caso de los barredores multiespectrales se expresa a través
de la llamada radiación electromagnética (Chandre, 2017).
2.1.4. Sensor
El sensor remoto adquiere la información de tres formas: reflexión, emisión y emisión
reflexión. Siendo la reflexión la más importante para los sensores remotos, ya que
la principal fuente de energía es el sol. Al iluminar la superficie terrestre, ésta refleja
gran cantidad de energía en función del tipo de cubierta la cual posteriormente es
captada por el sensor para luego transmitir a la estación receptora, el fenómeno de
radiación es el tipo de transferencia de energía que emite el sol, ésta se da por medio
de ondas electromagnéticas que poseen un campo eléctrico y campo magnético, la
cual describe dos elementos fundamentales, la longitud de onda y la frecuencia
(Atencia et al., 2008).
2.1.5. Imagen satelital
Sarría (2006) citado por Medina (2015), afirmó que la imagen de satélite en un
conjunto de matrices, una por cada canal del sensor, en la que aparecen números
del 0 al 255. El cero índica que no llega nada de radiación desde ese punto y
el 255 que llega el valor más alto de radiación. Estos valores se denominan
niveles digitales (ND). En consecuencia, cada píxel de la imagen viene definido
por un número entero, traducción de la radiancia recibida por el sensor para
una determinada parcela de la superficie terrestre y en una determinada banda del
espectro. Este valor numérico se denominara ND.
2.1.6. Perspectivas temporales en la teledetección
Según Chuvieco (1998), una de las aportaciones más destacadas de la teledetección
espacial al medio ambiente es su capacidad para seguir procesos dinámicos, debido
a que las imágenes se captan por un sensor. El creciente énfasis en las aplicaciones
medio ambientales de la teledetección esta subrayado la importancia de la dimensión
temporal con el fin de evaluar y prevenir una amplia variedad de fenómenos, siendo
pieza clave el seguimiento de su dinámica.
El mismo autor acota que el amplio elenco de eventos puede tratarse de sucesos
esporádicos (erupciones, incendios) o de procesos continuos (deforestación), ya
13
sean naturales (inundaciones) o causados directamente por la actividad humana, su
ciclo también es muy variado, desde horas (seguimiento de un huracán), hasta meses
o años (desertificación). En consecuencia, la selección de imágenes, las escalas de
trabajo y los métodos de análisis en estudios multitemporales son también muy
dispersos, con dos grandes grupos de estudio multitemporal:
-Cuando el objetivo principal es seguir la evolución fenológica de una determinada
cubierta vegetal (cultivada o no), el énfasis se pone principalmente en estudiar su
contraste estacional en un determinado periodo (una o varias temporadas). En
consecuencia, las imágenes se adquieren a lo largo del ciclo vital de la planta.
Recorriendo desde el inicio de su crecimiento hasta su máximo vigor y posterior
senescencia.
-Para determinar los cambios producidos entre dos fechas de referencia, de cara a
evaluar la dinámica a largo plazo de un determinado fenómeno (crecimiento urbano,
deforestación, expansión agrícola), las imágenes suelen adquirirse con cierto lapso
de tiempo (varios años), para minimizar el efecto de factores externos al cambio. La
cadencia en el seguimiento de estos depende principalmente de su dinamismo. La
evolución de los efectos de un incendio o una erupción volcánica requiere periodo
corto de tiempo; los cambios agrícolas precisan una estimación anual, mientras los
urbanos pueden hacerse cada cinco años.
2.9. Análisis multitemporal
El análisis multitemporal es una técnica que permite obtener conclusiones
diferenciadas relacionadas con las transformaciones espaciales de una región. El
procesamiento multitemporal implica que las series de datos provenientes de
diferentes fechas, tienen que convertirse en un conjunto único de datos (Mehl &
Peinado, 1997).
Además, Chuvieco (2002) citado por Medina (2015), acotó el análisis espacial que
se realiza mediante la comparación de las coberturas interpretadas en dos imágenes
de satélite o mapas de un mismo lugar en diferentes fechas y permite evaluar los
cambios en la situación de las coberturas que han sido clasificadas. Como los meses
del año y los años entre sí difieren en sus características climáticas, un análisis
multitemporal es mucho más abarcativo que el análisis de una sola imagen.
14
2.1.7. Requisitos previos para análisis multitemporal
Corrección geométrica
Cuartero et al.(2003), afirmaron que es un proceso de cambio de espacio de
referencia; la imagen original tomada por el sensor está definida en un sistema local
donde la localización de cada píxel queda determinada por su situación en filas y
columnas. La corrección geométrica ajusta esta imagen a un nuevo espacio de
referencia donde cada píxel tiene asignado el valor X y Y que le corresponda en un
sistema de proyección geográfica determinado.
Corrección radiométrica
Según Pililla (2007) citado por Medina (2015), con esta corrección se busca obtener
la máxima correlación entre la señal registrada y las características de la superficie
observada. El efecto a corregir generalmente es la dispersión que provoca un
aumento de la radiación (atmosférica) detectada por el sensor y puesto que la
dispersión no es constante en el tiempo ni en el espacio las correcciones serán sólo
aproximaciones a la realidad.
2.1.8. Técnicas utilizadas para análisis multitemporal
Existe una amplia variedad de aplicaciones en donde resulta clave la determinación
de cambios, desde procesos relativamente lentos en el tiempo, hasta otros que
podrían calificar como convulsivos.
Composición multitemporal
Se basa en comparar visualmente los tonos de gris o color que ofrecen dos o más
imágenes de distintas fechas; este método es ventajoso en categorías urbanas
(Atencia et al., 2008).
Diferencia o cociente entre imágenes
Consiste en una simple resta pixel a pixel entre las imágenes de dos fechas, que
permite discriminar aquellas zonas que han experimentado cambios entre esas
fechas (Bedón & Pinto, 2012). Tiene la característica que es sencilla, lo que permite
emplearla en la delimitación de áreas quemadas en procesos de desertificación y de
deforestación o cartografía forestal.
Componentes principales
Habitualmente el análisis de componentes principales (ACP), genera nuevas
variables que son funciones lineales de las variables originales. En ese sentido, la
15
ACP maximiza la proporción de la varianza del conjunto de datos expresados por
sucesivos componentes (CP) que no están correlacionados entre sí (Silva & Sbrissia,
2010).
Vectores multitemporales
Esta técnica intenta incorporar no solo la importancia, sino también la dirección del
cambio entre imágenes. El principio es el siguiente, si un pixel cambia su cobertura
entre dos fechas también modificará su emplazamiento espectral. La magnitud de
cambio vendrá dada por la longitud del vector que separa ambos puntos (Atencia et
al., 2008).
Análisis multitemporal de imágenes caracterizadas
Según Chuvieco (1998), la detección de cambios puede también abordarse
empleando las técnicas de clasificación convencional. Clasificar implica discretizar la
escala continua de las imágenes originales. Cuando se delimitan cambios a partir de
la clasificación puede optarse por discriminar las clases en cada fecha, y luego
compararlas, o bien por clasificar las dos fechas conjuntamente. En el primer caso,
es preciso emplear la misma leyenda temática en las dos fechas, con el objetivo que
puedan compararse posteriormente. En el segundo se define las clases
multitemporales que necesariamente deben incluir algún término relativo a su
dinámica o su estabilidad.
La determinación de cambios resulta sumamente sencilla construir una tabla cruzada
con las clases presentes en cada fecha, la diagonal principal indicará las áreas
estables y el resto de la tabla las áreas dinámicas, el interés de esta tabla es ofrecer
la transición que se ha producido. En otras palabras no solo se observará las zonas
estables y dinámicas, sino también cual era la cobertura original y la actual, lo que
indica las tendencias de cambio de la zona de estudio. En un estudio de deforestación
permite conocer qué tipo de zonas están siendo más afectadas, en una evaluación
de incendios que especies se han quemado, y en un estudio urbano, que tipo de
cubierta está siendo edificada.
16
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Ubicación
La investigación se realizó en el área continental de la República del Ecuador,
ubicada en el noroeste de América de Sur, cuyo territorio limita al norte con Colombia,
al sur y este con Perú y al oeste con el Océano Pacífico, como se detalla en la Figura
2.
El Ecuador continental tiene una extensión de 24 898 060 ha (CONALI, 2014) y está
ubicada entre los paralelos 01°30’ N y 03°23.5’ S y los meridianos 75°12’ W y 81°00’
W.
Figura 2. Ubicación de Ecuador continental con respecto a América del Sur.
Fuente: Elaboración propia
3.2. Materiales
Equipos de oficina
- Computador
- Impresora
- Libreta
Software
- ArcGIS 10.3
- Microsoft Office
Información
17
- Imágenes satelitales Landsat2 5
- Imágenes satelitales Landsat 7 TM+
- Imágenes satelitales Landsat 8 OLI
- Cartografía temática Ecuador Continental3
- Cartografía base Ecuador Continental
3.3. Metodología
El proceso metodológico utilizado en el presente estudio se apoyó en la utilización
de software de SIG, técnicas de teledetección basadas en el análisis multitemporal,
espacial y clasificación de información; esto permitió determinar la dinámica de uso
del suelo en las zonas agropecuarias del Ecuador continental durante un periodo de
40 años de análisis (desde 1977 hasta 2017).
La metodología estuvo compuesta de cuatro etapas: recopilación y procesamiento
de información; análisis multitemporal; análisis espacial e identificación de zonas
urbanizables.
3.3.1. Etapa I: Recopilación y procesamiento de información
En la etapa I se ejecutaron los procesos de recolección y procesamiento de
información cartográfica y satelital (imágenes satelitales); en la Figura 3 se muestra
el flujograma metodológico de la etapa I.
Figura 3. Flujograma metodológico de etapa I de la investigación.
2 Las imágenes satelitales de libre acceso Landsat, se obtuvo del Servicio Geológico de los Estados unidos (USGS). 3 Ver Cuadro 5
Imágenes
satelitales
Landsat
5,7y 8
Corrección y
clasificación de
imágenes satelitales
Mapa de uso del suelo
Año:
1990
2001
2017
Cartografía
temática
Cartografía base
Recopilación de
información
Información
secundaria
Geoprocesamiento y
edición visual
18
Recopilación de información cartográfica y bibliográfica
Se recopiló información bibliográfica y cartográfica del Ecuador continental de
diferentes instituciones públicas y privadas: Instituto Geográfico Militar (IGM),
Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE), Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG),
Ministerio del Ambiente (MAE) e Instituto Interamericano de Cooperación para la
Agricultura (IICA), el detalle de la información se observa en el Cuadro 5.
Cuadro 5. Información cartográfica utilizada en la investigación.
Tipo de información
Fuente de información
Información por clases
Características de la información
Cartografía temática
PRONAREG4 – ORSTOM
Mapa Agrológico Sierra
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: 2003
Escala: 1:50.000
Sistemas de proyección:
WGS84 17S
PRONAREG – ORSTOM
Mapa de Aptitudes Agrícolas de la Costa
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: S/A
Escala: 1:200.000
Sistemas de proyección:
WGS84 17S
PRONAREG – ORSTOM
Mapa de Aptitudes Agrícolas del Oriente
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: S/A
Escala: 1:500.000
Sistemas de proyección:
WGS84 17S
MAGAP-MAE
Mapa de cobertura y uso de la Tierra del Ecuador Continental.
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: 2013-2014
Escala: 1:100.000
4 Programa Regional de Regionalización (PRONAREG) - Institute Français de Recherche Scientifique pour le Développement en Coopération (ORSTOM).
19
Tipo de información
Fuente de información
Información por clases
Características de la información
Sistemas de proyección:
WGS84 17S
PRONAREG – ORTOM
Mapa de cobertura y uso de la Tierra del Ecuador Continental.
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: 1977
Escala:1: 250.000
Sistemas de proyección:
PSAD
IEE
Mapa de Patrimonio de Áreas Naturales del Estado (PANE) actualizado al año 2013. Fuente IEE.
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: 2013
Escala:
Sistemas de proyección:
WGS84 17S
Mapa de Bosques y vegetación protectora actualizado al año 2013. Fuente IEE.
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: 2013
Escala:
Sistemas de proyección:
WGS84 17S
Cartografía base
IGM
-Mapa de zonas urbanas
-Ríos
-Vías
-Centros poblados
-Sectores dispersos
-Áreas protegidas
Formato: Shapefile(.shp)
Vector: polígono
Año: 2013
Escala: 1:250.000
Sistemas de proyección:
WGS84 17S
Adquisición de imágenes satelitales Landsat
Las imágenes satelitales de libre acceso Landsat, se obtuvo del Servicio Geológico
de los Estados unidos (USGS).
Por la disponibilidad y calidad de las imágenes se trabajó con imágenes satelitales
de los años 1990, 2001 y 2017 descritas en el Cuadro 6; para el análisis del año 1977
20
se tomó como base de partida la información del Mapa de Cobertura y Uso de la
Tierra a escala de publicación de 1:250.000 generado a partir de la foto interpretación
de fotografías aéreas de escala 1:60.000 y publicado por PRONAREG – ORSTOM
en el año 1977.
Cuadro 6. Lista de imágenes satelitales utilizadas en la investigación.
Path5 and Row6
Landsat 5
(fecha)
Landsat 7
(fecha)
Landsat 8
(fecha)
11059 21/02/1990 31/03/2001 14/04/2017
11060 21/02/1990 31/03/2001 15/05/2017
11061 21/02/1990 11/02/2001 06/05/2017
11062 21/02/1990 11/02/2001 13/10/2017
11063 22/02/1990 31/03/2001 08/09/2017
10059 02/03/1990 27/01/2001 23/01/2017
10060 10/11/1989 03/11/2001 20/11/2016
10061 10/11/1989 04/11/2001 23/01/2017
10062 02/03/1990 05/11/2001 23/01/2017
10063 16/11/1989 06/11/2001 19/08/2017
09060 28/04/1990 09/09/2001 18/12/2017
09061 28/04/1990 12/09/2001 31/10/2017
09062 28/04/1990 22/12/2001 31/10/2017
09063 29/04/1990 22/12/2001 31/10/2017
Pre procesamiento digital de imágenes satelitales
El pre-procesamiento realizado sobre las imágenes de satélite tiene por objetivo
mejorar algunas características visuales que, por efecto de la atmósfera o
agrupamiento de los tonos en la información de la imagen, generó pérdidas en la
apariencia visual de las unidades de cobertura. La principal corrección realizada fue
la atmosférica.
Corrección atmosférica
Con la corrección atmosférica se logró mejorar la calidad visual de la imagen (
5 Path: Latitud 6 Row: Longitud
21
Figura 4); el proceso fue desarrollado con la utilización del software ArcGIS,
ejecutándose los siguientes procedimientos: se realizó la conversión de los valores
de niveles digitales (ND) a valores de radiansa mediante el geoproceso Radiometric
Correction; después se utilizó el geoproceso FLAASH (Fast Line-of-sight
Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes), que es un módulo avanzado de
corrección atmosférica, se realizó con cada imagen detalladas en el Cuadro 6.
Figura 4. Comparación de las imágenes satelitales antes y después de la
corrección atmosférica en la zona costera de la Provincia de Santa Elena año 2017.
Mosaico Ecuador
Se realizó el mosaico de las imágenes utilizadas creando una sola escena de
Ecuador continental para cada año de estudio (1990, 2001 y 2017); para ello todas
las escenas fueron proyectadas en el mismo sistema de referencia espacial: WGS7
1984 UTM8 ZONA 17S.
Clasificación de imágenes
La clasificación de las imágenes satelitales se la realizó con la metodología de
clasificación supervisada a través de la creación de firmas espectrales en el software
ArcGIS 10.3, después de obtener la clasificación en formato ráster se transformó la
cartografía obtenida a formato vector y se apoyó con la utilización de cartografía
temática del Ecuador continental.
7 World Geodesic System. 8 Universal Transversal Mercator.
22
Fotointerpretación
Este proceso de clasificación se realizó con las combinaciones de los patrones de
color RGB9 (Figura 5), más convenientes para facilitar la interpretación de cada uno
de los tipos de uso del suelo.
La combinación de colores utilizada fue RGB agricultura (Figura 5), permite observar
con gran detalle las zonas urbanas con tonalidades magentas, permite observar
claramente las zonas agropecuarias identificando mosaicos.
Landsat 5 y 7: Combinación 5,4,1 Landsat 8: Combinación 6,5,2
Figura 5. Comparación de composición RGB agricultura en imágenes satelitales
Landsat 5 y 8.
9 Modo RGB. Cada color se forma por combinación de tres canales. Cada canal se corresponde con un color primario: Red (rojo), Green (verde), y Blue (azul). Asigna un valor de intensidad a cada color que oscila entre 0 y 255. De la combinación surgen hasta 16,7 millones de colores.
23
Sistema de clasificación (leyenda temática)
La leyenda temática para la generación de la información relacionada al uso del suelo
fue construida en base al sistema de clasificación generado por el MAE-MAGAP-
CLIRSEN (2014), la cual fue construida de forma jerárquica combinando el nivel I que
corresponde a las clases de cobertura/uso definido por el Panel Intergubernamental
de Cambio Climático (IPCC) adaptado al Ecuador, generando una nueva clasificación
por zonas, descritas en el Cuadro 7.
Cuadro 7. Leyenda temática para la generación del mapa de uso del suelo.
NIVEL I NIVEL II ZONAS CLASE
Bosque Bosque Nativo Zona de vegetación natural
4
Plantación forestal
Vegetación Arbustiva y Herbácea
Vegetación arbustiva
Vegetación herbácea
Paramo
Tierra Agropecuaria
Cultivo anual Zona agropecuaria 3
Cultivo semipermanente
Cultivo permanente
Pastizal
Mosaico agropecuario
Zonas Antrópicas
Natural Área poblada Zona urbana 2
Infraestructura
Otras tierras Glaciar Otras zonas s 1
Área sin cobertura vegetal
Cuerpos de agua
Fuente: MAE et al. (2014)
Clasificación supervisada
El método de clasificación, para interpretar los diferentes usos del suelo, fue el
método supervisado mediante el algoritmo de agrupación de máxima probabilidad
(Maximun Likelihood classication). La clasificación supervisada se la realizó en el
24
software ArcGIS 10.3 y su herramienta automatizada de clasificación de imágenes:
Training Sample Maneger, se identificaron las clases de uso del suelo presentes,
donde se entrena al algoritmo de clasificación con polígonos de muestreo con las
características visuales de las diferentes coberturas (color), esto evita que se mezcle
con otros pixeles de diferente tonalidad (Figura 6).
Imagen satelital Clases
Figura 6. Muestreo realizado para la generación de firmas espectrales con la
herramienta Training Sample Manager – ArcMap 10.3, Samborondón - Guayas
Lo antes mencionado permite obtener una imagen de tipo ráster que vincula las
propiedades dadas al codificar las firmas espectrales; finalmente se generó capas
poligonales para cada tipo de uso de suelo (Figura 7).
Raster Vector
Figura 7. Clasificación supervisada en formato ráster (izquierda) y exportada a
formato vector (derecha), Samborondón, Guayas.
25
Edición visual
El proceso de edición visual redujo la mezcla de clases generadas por el proceso
automático de la clasificación de la imagen; este proceso también se lo realizó en el
software ArcGIS 10.3, con el formato vector de las imágenes clasificadas.
En este proceso se utilizó información secundaria como: mosaico de imágenes
satelitales, otras imágenes satelitales, cartografía oficial (cartografía de cobertura y
uso del suelo históricos), cartografía de ecosistemas, cartografía de bosque y no
oficiales como son cartografía de vías, poblados, áreas protegidas o bajo
conservación, también se enmarcó a la escala visual de 1:50.000 para la edición.
Escala de trabajo
En la elaboración de los mapas de uso del suelo la escala de trabajo fue regional: en
la región Sierra se trabajó a escala 1:50 000, en la región Costa a escala 1:200 000
y el región Amazónica a escala 1: 500 000.
3.3.2. Etapa II. Análisis multitemporal (Dinámica de uso del suelo)
El análisis multitemporal se lo realizó mediante la utilización de la matriz de tabulación
cruzada donde se comparó el tiempo inicial (T1) y el tiempo final (T2), para determinar
la dinámica de uso del suelo enfocado al crecimiento urbano del Ecuador continental;
en la Figura 8 se muestra el flujograma metodológico de la etapa II.
Figura 8. Flujograma metodológico etapa II de la investigación.
Análisis multitemporal
Cambio de uso
del suelo
Matriz de
tabulación
cruzada
Mapa de
uso del
suelo
Año:1977
1990
2001
2017
Geoprocesamiento
Periodo:
1977-1990
1990-2001
2001-2017
26
Además, el análisis multitemporal se realizó mediante la utilización de la matriz de
tabulación cruzada donde se cruzó los mapas de uso del suelo entre los periodos de
estudio (Cuadro 8). Se utilizó una adaptación de la metodología desarrollada por
Pontius et al., (2004) citada por Vázquez & Rocha (2009), cruzando las cuatro clases
de uso del suelo descritas Cuadro 9, en cada mapa de uso del suelo.
Cuadro 8. Periodos evaluados en el estudio
Temporalidad Tiempo inicial Tiempo final
1 1977 1990
2 1990 2001
3 2001 2017
Cuadro 9. Clases de uso del suelo consideradas.
Clase Zona
4 De vegetación natural
3 Agropecuaria
2 Urbana
1 Otras
Para identificar la dinámica de cambios de uso del suelo se elaboró una matriz de
tabulación cruzada de 4x4, adaptando la metodología desarrollada por Pontius et al.,
(2004) citada por Vázquez & Rocha (2009). En dicha matriz (Cuadro 10) las filas
representan las clases del T1 y las columnas las clases del T2. Las áreas que no
sufrieron cambios entre el T1 Y T2, se presentan en la diagonal principal; los
elementos fuera de la diagonal corresponden a los cambios entre las clases; la fila
total T2 indica el área total de cada clase en T2 y las columnas (fila 5); mientras que
la columna total T1 (columna 5) representa el área total de cada categoría en el tiempo
T1; la fila 6, denominada ganancia bruta, indica la proporción del paisaje que
experimentó un aumento entre el T1 y el T2, es decir la diferencia entre la columna
del totales de la fila 5 y lo que permaneció estable; en la columna 6, está la perdida
bruta es decir la diferencia entre el total T1 y los valores de la diagonal principal.
27
Cuadro 10. Matriz de tabulación cruzada propuesta para el estudio multitemporal.
T2
T1 1 2 3 4 5 6
clase 1 clase 2 clase 3 clase 4 Total T1 Pérdidas
1 clase 1 P11 P12 P13 P14 P1+ P1+-P11
2 clase 2 P21 P22 P23 P24 P2+ P2+-P22
3 clase 3 P31 P32 P33 P34 P3+ P3+-P33
4 clase 4 P41 P42 P43 P44 P4+ P4+-P44
5 Total T2 P+1 P+2 P+3 P+4 P
6 Ganancias P+1-P11 P+2-P22 P+3-P33 P+4-P44
Fuente: Pontitus et al., 2004 citada por Vázquez & Rocha (2009).
Este proceso se lo realizó con el software ArcGIS 10.3 y con la herramienta de
geoprocesamiento Intersect la cual “Calcula una intersección geométrica de las
entidades de entrada. Las entidades o partes de entidades que se superponen en
todas las capas y/o clases de entidad se escriben en la clase de entidad de salida”
(ESRI, 2016).
3.3.3. Etapa III. Análisis espacial (Pérdida de suelo con vocación
agropecuaria)
En la etapa III, mediante la utilización de mapas generados con el sistema de
clasificación de tierras por su capacidad de uso, se identificó clases de suelos con
características biofísicas óptimas para el desarrollo de las actividades agropecuarias
en condiciones naturales. La Figura 9 muestra el flujograma metodológico de la etapa
III.
28
Figura 9. Flujograma metodológico de la etapa III de la investigación.
Se utilizó insumos cartográficos como: el mapa agrológico región Sierra a escala
1:50000 y mapas de aptitud agrícola a escala 1:200 000 para la región Costa y para
la región Oriente a escala 1:500 000, estos mapas fueron generados en el proyecto
PRONAREG – ORSTOM y los mapas de uso del suelo de los años 1977, 1990, 2001
y 2017, generados en la etapa l.
Este proceso se lo realizó con el software ArcGIS 10.3, se extrajo las zonas urbanas
de cada mapa de uso del suelo; con las zonas urbanas y la utilización de la
herramienta de geoprocesamiento Clip se cortó el área cubierta del mapa agrológico
de la Sierra y de los mapas de aptitud agrícola en la región Costa y Oriente.
Para cuantificar la pérdida de la superficie de suelo con vocación agropecuaria
cubierto por zonas urbanas, se evaluó por periodo (Cuadro 8), por región y a diferente
escala (Cuadro 11).
Cuadro 11. Escala de trabajo por región geográfica
Región Escala
Sierra 1:50 000
Costa 1:200 000
Oriente 1:500 000
Nota: La escala varía por la disponibilidad de la cartografía.
Análisis espacial
Mapas de
uso del
suelo
Años:
1977
1990
2001
2017
Mapa agrologico
región Sierra y mapa
de Aptitud Agrícola
escala a 1:250.000
región Costa y Oriente
Geoprocesamiento
Periodo:
1977-1990
1990-2001
2017-2001
Zona
urbana
Mapas de perdida de
suelo con aptitud
agropecuaria
29
3.3.4. Etapa IV. Identificación de zonas urbanizables
Para esta etapa se utilizaron insumos cartográficos como: el mapa de expansión
urbana generada en la etapa III, el mapa agrológico región Sierra a escala 1: 50 000
y mapas de aptitud agrícola a escala 1:200 000 para la región Costa y para la región
Oriente a escala 1:500 000, estos mapas fueron generados por PRONAREG –
ORSTOM. La Figura 10 muestra el flujograma metodológico de la etapa IV.
Figura 10. Flujograma metodológico de la etapa IV de la investigación.
Esta etapa se realizó mediante la zonificación que permitió identificar suelos con muy
fuertes limitaciones biofísicas (Cuadro 4) para la producción agropecuaria (variables
consideradas en el mapa agrológico de la región Sierra y el mapa de aptitud agrícola
para la región Costa y Oriente), que colinden geográficamente con zonas urbanas,
reclasificando en zonas de crecimiento urbano, zonas de conservación agropecuaria
y zonas de conservación natural.
La zonificación se realizó mediante la utilización del software ArcGIS 10.3, y su
herramienta de geoprocesamiento Buffer. Se creó un área de afectación urbana
(arbitraria), debido a que no existe una estandarización, normativa o estudio de
regresión que dimensione la determinación de la expansión urbana por distancia/año,
tomando las distancias de afectación descrita en el Cuadro 12, alrededor de las zonas
urbanas del periodo 2001-2017.
Mapas de zonas
urbanizables
Mapas de
zonas
urbanas
Mapa Agrológico
región Sierra y
Mapa de Aptitud
Agrícola región
Costa y Oriente
Geoprocesamiento
Identificación de zonas
urbanizables
30
Cuadro 12. Área de afectación urbana
Zona urbana
Distancia de afectación
≥ 1000 ha 2 km
≥ 500 ha 1 km
≤ 499 ha 0.5 km
3.4. Variables en estudio
Las variables evaluadas se describen el Cuadro 13.
Cuadro 13. Variables estudiadas.
Indicador/Variable Criterio de diagnóstico Instrumento
Cambio de uso de suelo Dinámica de cambio de uso del
suelo expresado en hectáreas.
Análisis
multitemporal
Pérdida de suelo con
vocación agropecuaria
causada por la expansión
urbana.
Pérdida de suelo con vocación
agropecuaria causado por la
expansión urbana expresado en
hectáreas y porcentaje.
Análisis
espacial
Zonas urbanizables Identificación suelos colindantes
con limitaciones biofísicas
expresado en hectáreas
Zonificación
31
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Producto de la metodología, y a partir de la corrección de las imágenes satelitales
multiespectrales de años 1990, 2001, 2017 del Ecuador continental y su posterior
clasificación supervisada, se generó tres mapas temáticos (Anexos 1-3), donde se
clasificaron cuatro zonas de uso del suelo: zona de vegetación natural, zona urbana,
zona agropecuaria y otras zonas. Esta información permitió analizar la dinámica de
cambio que ocurrió entre los periodos de estudio.
La información de partida se obtuvo de la reclasificación del mapa de cobertura y uso
del suelo del Ecuador continental del año 1977 publicado por PRONAREG-
ORSTOM, a partir de fotointerpretación y fotografías aéreas. Esta información
representa la base para el análisis de cambio ocurrido por efectos de la expansión
urbana presentado en el Cuadro 14.
Cuadro 14. Superficie (ha) de uso del suelo en los años 1977, 1990, 2001 y 2017 en Ecuador continental.
Zona Año 1977 Año 1990 Año 2001 Año 2017
superficie (ha) superficie (ha) superficie (ha) superficie (ha)
De vegetación natural
16 662 037.90 17 037 449.16 16 026 156.98 15 254 571.31
Agropecuaria 7 371 956.86 7 193 777.96 8 163 822.78 8 793 055.18
Urbana 47 234.28 67 297.76 111 855.36 227 688.30
Otras 809 484.78 599 561.79 596 251.56 622 771.93
Área total 24 890 713.81 24 898 086.68 24 898 086.68 24 898 086.68
4.1. Análisis multitemporal (Dinámica de uso del suelo)
Partiendo de los mapas generados en la etapa I, se obtuvo una matriz de tabulación
cruzada para cada periodo de estudio, a saber: 1977-1990; 1990-2001; 2001-2017.
Las matrices obtenidas permitieron observar los cambios de uso del suelo ocurridos
en el periodo evaluado.
En el Cuadro 15, se muestra la matriz de tabulación cruzada para el periodo 1977-
1990, donde se destaca que el área urbana se expandió en 20 053.48 ha, pasando
de 47 234.28 hectáreas a 67 297.76 ha.
32
Cuadro 15. Matriz de tabulación cruzada, periodo 1977-1990
En el Cuadro 16, se observa la matriz de tabulación cruzada para el periodo 1990-
2001, el cual indica que el área urbana creció 2.2 veces cubriendo una superficie de
111 855.36 ha.
Cuadro 16. Matriz de tabulación cruzada, periodo 1990-2001
El Cuadro 17, contiene la matriz de tabulación cruzada para el periodo 2001-2017.
En este periodo el área urbana gano una superficie de 2.6 veces, abarcando una
superficie para el año 2017 de 227 688.30 ha.
Zona de
vegtación
natural
Zona
agropecuaria
Zona
urbana
Otras
zonas Total T1 Pérdidas
área (ha) área (ha) área (ha) área (ha) área (ha) área (ha)
Zona de
vegetación
natural
14 525 912.40 2 092 448.22 3852.03 29 069.22 16 651 281.88 2 125 369.47
Zona
agropecuaria 2 326 618.05 5 004 861.96 11 575.30 26 649.76 7 369 705.06 2 364 843.10
Zona urbana 0.0 0.0 47 234.28 0.0 47 234.28 0.0
Otras zonas 169 986.56 80 245.32 4636.16 543 167.09 798 035.13 263 077.36
Total T2 17 022 517.01 7 177 555.50 67 297.76 598 886.07 24 866 256.34
Ganancias 2 496 604.61 2 172 693.54 20 063.48 63 928.30
Año 1990 (T2)
Año 1977 (T1)
Zona de
vegatación
natural
Zona
agropecuaria
Zona
urbanaOtras zonas Total T1 Pérdidas
área (ha) área (ha) área (ha) área (ha) área (ha) área (ha)
Zona de
vegetación
natural
15 504 500.08 1 494 096.81 5 617.91 26 353.75 17 037 449.16 1 532 949.09
Zona
agropecuaria 502 206.72 6 643 650.09 36 740.21 4 360.59 7 193 777.96 550 127.87
Zona urbana 0.0 0.0 67 297.76 0.0 67 297.76 0.0
Otras zonas 19 450.18 26 075.88 2 199.48 551 836.25 599 561.79 47 769.9
Total T2 16 026 156.98 8 163 822.78 111 855.4 596 251.56 24 898 086.68
Ganancias 521 656.9 1 520 172.69 44 557.6 58 202.59
Año 2001 (T2)
Año 1990
(T1)
33
Cuadro 17. Matriz de tabulación cruzada, periodo 2001-2017
León (2015), manifiesta que el cambio demográfico está relacionado directamente
con el cambio urbano y todos los procesos de urbanización del territorio. Como se
observa en la Figura 11, el crecimiento urbano en Ecuador continental está altamente
relacionado con el incremento demográfico; en el año 1977 la población ecuatoriana
era de 7.3 millones habitantes y el área urbana era de 47 234.28 ha. Para el año
2017 el número de habitantes alcanzó los16.52 millones de habitantes y el área
urbana se incrementó 4.82 veces.
Figura 11. Relación crecimiento urbano y demográfico de los años 1977, 1990, 2001 y 2017.
Una de las consecuencias de la expansión urbana según FLACSO y MAE (2008), es
la búsqueda de nuevos espacios para reproducir la actividad agropecuaria
modificando las condiciones naturales de los sitios de destino, incidiendo en la tala
de bosques y vegetación arbustiva que afecta a la zona de conservación, protección
Zona de
vegetación
natural
Zona
agropecuariaZona urbana Otras zonas Total T1 Pérdidas
área (ha) área (ha) área (ha) área (ha) área (ha) área (ha)
Zona de
vegetación
natural
14 848 647.76 1 133 729.51 18 927.13 18 644.54 16 026 156.98 1 177 509.22
Zona
agropecuaria 387 650.76 7 645 665.27 92 896.35 1 624.32 8 163 822.78 518 157.51
Zona urbana 0.0 0.0 111 855.4 0.0 111 855.4 0.0
Otras zonas 18 272.79 13 660.41 4 009.42 560 308.95 596 251.56 36 057.1
Total T2 15 254 571.31 8 793 055.18 227 688.3 622 771.93 24 898 086.72
Ganancias 405 923.55 1 147 389.92 115 832.9 62 577.46
Año 2017 (T2)
Año 2001
(T1)
-
5.000.000
10.000.000
15.000.000
20.000.000
1970 1980 1990 2000 2010 2020
PO
BLA
CIÓ
N
AÑOS
área urbana
227.688,30
111.855,36 67.297,76 47.234,28
34
y producción forestal debido a que la gran mayoría de su superficie se transforma a
zonas agropecuarias.
Sierra (2013), menciona que en la década de los 1990s, se produjo un gran fenómeno
de deforestación, con una deforestación anual neta promedio de 1291.5 km2
disminuyendo del 69.6% de la superficie forestal potencial del país en 1990 al 63.5%
en el año 2000. El 99.4% del área deforestada entre 1990 y 2000 fue transformada a
áreas agropecuarias, el 0.14% a infraestructura, principalmente áreas urbanas y
asentamientos rurales densos, y 0.46% a otros tipos de cobertura. Corroborado por
los resultados del Cuadro 16 el cual muestra que la pérdida de superficie de la zona
de vegetación natural fue de 1.5 millones de hectáreas y el 97.46 % se transformó a
zonas agropecuarias.
Astorkiza y Ferrero (2012), mencionan que el proceso de urbanización se ha
traducido en una creciente sustitución del suelo agropecuario por suelo urbanizado.
Como se observa en la Figura 12 entre los años 1977-1990, el 57.69% de la
expansión urbana sucedió en suelos de uso agropecuario, mientras tanto que para
los periodos comprendidos entre los años de 1990-2001 y 2001-2017 más del 80%
de la expansión urbana se dio en suelos de uso agropecuario.
Según León (2015), en el estudio de caso del Desarrollo Urbano en Ecuador
menciona el ejemplo del valle de Los Chillos, donde la población de más alto nivel
económico exige mayores calidades ambientales para vivir, por lo que se alejan de
los centros urbanos y crean urbanizaciones en las afueras de las ciudades, esto
provoca qué las explotaciones agrícolas y ganaderas se vean rodeadas por estas
nuevas zonas urbanas y tienden a transformase a territorios con características
urbanas.
35
Figura 12. Zonas ocupadas por la expansión urbana en cada periodo de estudio.
Se observa en los Cuadros 15, 16 y 17, que la zona agropecuaria posee ganancias
y pérdidas similares de superficie. Según Vázquez et al. (2009), estas tendencias de
pérdida y ganancia similar se dan por el cambio o posición de la categoría llamado
intercambio e indica la cantidad de superficie que se ha intercambiado entre clases,
es decir que por cada unidad de ganancia de una clase hay la misma cantidad de
pérdida de otra. La identificación de las clases de suelo con vocación agropecuaria
que fueron intercambiadas se analizó posteriormente.
De esta manera se determinó que en los últimos cuarenta años la zona urbana
presentó un crecimiento acelerado expandiéndose en 180 454.02 ha, pasando del
0.2% al 0.9% de la superficie total del Ecuador continental (Anexo 4). Comprobando
lo que indicaron Lopéz y Plata (2009), que el crecimiento urbano se ha caracterizado
por tener un acelerado ritmo de urbanización posterior a la década de los cincuenta
en el Ecuador.
La Figura 13, ilustra el progresivo crecimiento urbano de la región Sierra Provincia
de Pichincha durante los cuarenta años de estudio.
1977-1990 1990-2001 2001-2017
Zona de vegetación natural 19,2 12,61 16,34
Zona agropecuria 57,69 82,46 80,2
Otras zonas 23,11 4,94 3,46
0
20
40
60
80
100
120
PO
RC
ENTA
JE (
%)
PERIODO DE ESTUDIO
20063.4 44 557.60 115832.9
36
Figura 13. Crecimiento urbano de la región Sierra Provincia de Pichincha.
4.2. Análisis espacial (Pérdida de suelo con vocación agropecuaria)
A partir del análisis multitemporal de cambio de uso del suelo y la identificación de la
superficie de la expansión urbana para los tres periodos de estudio (1977-1990;
1990-2001; 2001-2017), se identificó las clases de suelos con vocación agropecuaria
ocupadas por el área urbana en cada región del Ecuador continental.
Los datos del Cuadro 18 develan que en los tres periodos de estudio en promedio el
75% de la expansión urbana sucede en suelos con vocación agropecuaria; de éstos,
el 44.6% son tierras sin limitaciones para producción agrícola que pertenecen a la
clase I y clase II; el 19.3% pertenecen a tierras de clase III y clase IV, estos suelos
poseen limitaciones ligeras a moderadas para la producción agrícola; el 10.6% son
tierras con limitaciones fuertes para la producción agrícola y aptos para la producción
pecuaria que corresponden a la clase V.
37
Cuadro 18. Tierras cubiertas por la expansión urbana en cada periodo de estudio.
Periodo 1977-1990 1990-2001 2001-2017
Clase área (ha) % área (ha) % área (ha) %
I 2553.01 13 3818.10 9 12 228.90 11
II 7057.26 35 16 063.38 36 35 877.84 31
III 1322.09 7 3885.90 9 10 311.22 9
IV 2279.59 11 4439.98 10 14 028.75 12
V 1716.57 9 4739.21 11 13 578.57 12
VI 823.61 4 10.79 0 19.14 0
VII 1468.09 7 4300.35 10 15 814.66 14
VIII 792.17 4 2285.33 5 6331.90 5
Otros 2051.08 10 5014.56 11 7641.90 7
área total 20 063.48 100 44 557.60 100 115 832.90 100
La región que presenta el porcentaje más alto de pérdida de tierras con vocación
agropecuaria es la región Costa que perdió el 23.99% de suelos de clases II, en
segundo lugar, se encuentra la región sierra que perdió el 8.58% de suelos de clase
II como se observa en la Figura 14.
Figura 14. Porcentaje de suelo agropecuario por región cubierto por la expansión
urbana, 1977-2017
Según el INEC (2010), la región Costa cuenta con el mayor número de habitantes en
Ecuador continental siendo uno de los principales factores que afecta a la pérdida de
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
II IV VII I III V VIII VI Otros
COSTA 23,99 6,59 6,13 4,97 4,23 1,76 1,51 0,00 4,39
Sierra 8,58 4,94 2,41 5,23 2,11 7,14 3,67 0,02 2,50
Oriente 0,12 0,00 3,42 0,11 2,27 2,20 0,04 0,45 1,27
Porc
enta
je (
%)
Clases de suelo
COSTA Sierra Oriente
38
suelo agropecuario por la búsqueda de satisfacer las necesidades de vivienda de una
población creciente en la región, presentando en efecto el mayor porcentaje de
pérdida de suelos agropecuarios (Figura 14).
En la Figura 15, se observa el crecimiento de la zona urbana en la región Costa y la
ciudad de Guayaquil entre 1977 y 2017, la mayor pérdida de tierras con vocación
agropecuaria se dio en esta región, causada porque la región cuenta con las zonas
industriales más grandes del país (principales puertos marítimos). Comprobando lo
que mencionan Céspedes y Moreno (2009), que el proceso de urbanización está
ligado a la industrialización, ésto a su vez produce un incremento poblacional.
Figura 15. Mapa de pérdida de tierras agropecuarias por aptitud agrícola, en la
región Costa a escala 1:250 000 en el periodo de 1977-2017, Guayas.
39
El crecimiento diferenciado de las ciudades del Ecuador se ha dado por los distintos
procesos tanto económicos como sociales que han influenciado el crecimiento
urbano. Como es el caso de la ciudad del Quito, capital del Ecuador, que presenta
dinámicas socio-económicas atractivas para la urbanización, generando un patrón de
urbanización de la ciudad expansivo y centrífugo, que se sustentó en la dispersión
de los asentamientos populares en la periferia (Carrión y Erazo, 2013).
En la Figura 16, se observa el crecimiento de la zona urbana en la región Sierra
principalmente la ciudad de Quito, entre el año 1977 al 2017.
Figura 16. Mapa de pérdida de suelo agropecuario tipificado por clases agrológicas
en la región Sierra a escala 1:50 000 en el periodo de 1977-2017, Pichincha.
40
En el Figura 17, se observa el crecimiento de la zona urbana en la región Oriente,
donde el crecimiento se aceleró por la búsqueda de yacimientos petroleros que
abrieron paso en territorios de la Amazonía mediante la construcción de carreteras
para poder sacar los productos petroleros, y con el paso de los años aumentó el
número de pozos, y por ende el proceso de urbanización de la zona (León, 2015).
Figura 17. Mapa de pérdida de suelo agropecuario tipificado por clases de aptitud
agrícola en la región Oriente a escala 1:500 000 en el periodo de 1977-2017,
Sucumbíos.
41
4.3. Identificación zonas urbanizables
Muchas tierras aptas para cultivo se pierden y son destinados a usos no agrícolas.
Las causas principales son: la expansión urbana, la construcción de carreteras, la
minería y la industria. Aparte de estas formas de pérdida, existen otras de
degradación de la tierra, como la acumulación salina, daños físicos y biológicos,
erosión eólica, y erosión hídrica. Esto indica la importancia de tomar medidas para
realizar la conservación de suelos.
La expansión urbana principalmente sucedió en suelos con vocación agropecuaria,
esto causó la pérdida definitiva de suelos agropecuarios disminuyendo el potencial
productivo del Ecuador.
En el Cuadro 19 se observa que existe 146 132.91 ha de suelos que espacialmente
colindan con las zonas urbanas que desde el punto de vista agropecuario tienen
fuertes limitaciones para la producción agropecuaria. Estos suelos que con estudios
de ingeniería civil son zonas óptimas para el crecimiento urbano, conservando las
zonas agropecuarias, que según el MAGAP (2016), solo el 37% de la superficie total
del Ecuador continental son óptimas para la producción.
Cuadro 19. Zonas colindantes a las zonas urbanas del Ecuador continental.
Zonas Región Total zona
(ha) Costa área
(ha)
Sierra área
(ha)
Oriente
área (ha)
Crecimiento urbano 42 962.62 62 120.86 41 049.43 146 132.91
Conservación
agropecuaria
202 013.79 92 941.08 36 767.78 331 722.65
Conservación natural 7 377.12 2 711.81 3 089.96 13 178.89
Total región (ha) 252 353.53 157 773.75 80 907.17 491 034.45
42
Según el MAGAP (2016), la region Costa posee 75% de suelos aptos para produción
agropecuria, es por ello que 202 013.79 ha son suelos que deben ser conservados.
En la Figura 18, se puede observar los zonas colindantes a las áreas urbanas en la
región Costa principalmente en la provincia de Guayas.
Figura 18. Zonas colindantes a las áreas urbanas región Costa provincia de
Guayas.
En Figura 19, se observa las zonas colindantes de las áreas urbanas en la región
Sierra principalemnte en la provincia de Pichincha.
43
Figura 19. Zonas colindantes a las áreas urbanas región Sierra provincia
Pichincha.
Según Saltos y Vázquez (2010) la región Amazónica se caracteriza por poseer suelos
muy pocos fértiles. El bajo contenido de nutrientes se debe a dos causas: (I) a las
altas temperaturas y precipitaciones, y (II) a la historia geológica de la región. La
intensa meteorización y lavado (lixiviación) a través de millones de años han
removido los nutrientes de los minerales que forman los materiales parentales del
suelo, también tienen una muy baja capacidad de retención de los nutrientes (Duque,
2012).
44
En la Figura 20, se observa las zonas colidantes a las áreas urbanas en la región
Oriente principalmente en la provincia de Sucumbíos que presenta el mayor
crecimeinto urbano de la región Amazónica.
Figura 20. Zonas colindantes a las áreas urbanas región Oriente provincia
Sucumbíos.
45
CONCLUSIONES
La generación de mapas de uso del suelo en Ecuador continental y la utilización de
métodos de análisis multitemporal de imágenes satelitales permite concluir que:
- El cambio de uso del suelo ocurrido, en las zonas agropecuarias del Ecuador
continental, determinó que la mancha urbana presente un constante
crecimiento; principalmente sobre suelos con uso agropecuario. La zona
urbana se expandió 180 453.98 ha en los cuarenta años de estudio que
comprende el periodo de evaluación (1977 a 2017), el 78.25% de dicha
expansión ocurrió sobre suelos con uso agropecuario. En el periodo
comprendido entre 2001-2017 se produjo la mayor expansión urbana con el
51.47%.
- La evaluación de patrones de crecimiento urbano permitió identificar que las
zonas urbanas se establecen principalmente en suelos con aptitud netamente
agropecuaria; y como consecuencia del sellado de los suelos se afecta
directamente al potencial productivo agropecuario del país. El 75 % de la
expansión urbana se dio en suelos con aptitud agropecuaria y de esto en 43%
del sellado se dio en suelos de clases I y clase II que tiene las mejores
características para la producción agropecuaria.
- Considerando las características biofísicas del suelo, se determinó que
existen 144 350.49 ha con limitaciones muy fuertes para la producción
agropecuaria que se encuentran adyacentes a polígonos urbanos. Estos
suelos son óptimos para el crecimiento urbano, conservando suelos con
aptitud agropecuaria.
46
RECOMENDACIONES
- Utilizar la información generada en el presente estudio como base para tomar
medidas urgentes para frenar el sellado de los suelos más fértiles por la
expansión urbana.
- Aplicar esta metodología a nivel cantonal, para obtener información con
mayor detalle que puedan ser utilizados en la planificación del ordenamiento
territorial cantonal.
- Usar esta temática de investigación en la formación y sustentación de
políticas públicas que pruebe un uso sostenible del territorio a través de un
uso eficiente de los recueros naturales.
47
RESUMEN
Tendencias importantes de cambio en la dinámica del uso del suelo se han registrado
en Ecuador continental; impactando principalmente la superficie agropecuaria debido
a que la zona urbana va en aumento. La presente investigación determinó el cambio
de uso del suelo de zonas agropecuarias ocupadas por zonas urbanas en el periodo
comprendido entre los años 1977-2017. Los resultados de esta investigación
formarán parte de los insumos para la construcción de la propuesta de conservación
espacios agropecuarios.
Para determinar los cambios de uso del suelo producido en torno al crecimiento
urbano se utilizó la metodología de clasificación supervisada de imágenes satelitales
con el software ArcGIS. Las fuentes de información usadas corresponden a
imágenes de acceso libre del satélite Landsat del programa de la U.S. Geological
Survey – USGS y la NASA, correspondientes a los años 1990, 2001 y 2017.
Posteriormente se generó tres mapas de uso del suelo, además la información base
fue obtenida del mapa de cobertura y uso del suelo del año 1977 generado por el
proyecto PRONAREG –ORSTOM, mediante fotointerpretación. Esta información
representó la base para el análisis multitemporal.
El análisis multitemporal se realizó mediante la utilización de la matriz de tabulación
cruzada, comparando tiempo inicial (T1) y tiempo final (T2) para cada periodo de
estudio. Se usó una adaptación de la metodología desarrollada por Pontius et al.
(2004) por Vázquez & Rocha (2009). Los resultados indican que entre los años 1977-
2017 la zona urbana en Ecuador continental se expandió de 47 234.28 ha a 227
688.30 ha, en promedio el 73% de dicha expansión urbana se dio en zonas de uso
agropecuario.
A partir del análisis multitemporal de cambio de uso del suelo y la identificación de la
superficie de la expansión urbana, se determinó mediante la utilización de mapas
generados con el sistema de clasificación de tierras por su capacidad de uso, las
clases de suelos con características biofísicas óptimas para el desarrollo de las
actividades agropecuarias en condiciones naturales. Las clases de suelo por su
capacidad de uso están clasifican en ocho categorías, de las cuales, cinco clases: I,
II, III, IV y V tienen vocación agropecuaria. En promedio el 75% de la superficie de la
expansión urbana sucede en suelos con vocación agropecuaria; de éstos, el 44.6%
son tierras sin limitaciones para producción agrícola que pertenecen a la clase I y
clase II; el 19.3% pertenecen a tierras de clase III y clase IV; estos suelos poseen
48
limitaciones ligeras a moderadas para la producción agrícola, el 10.6% son tierras
con limitaciones fuertes para la producción agrícola y aptos para la producción
pecuaria que son de clase V.
Con estos resultados, se determinó que la pérdida de superficie de suelo con
vocación agropecuaria es un factor limitante para la producción agroalimentaria;
especialmente en las principales ciudades del Ecuador, por lo que la planificación en
el uso y ocupación del suelo es indispensable para la conservación de espacios
agropecuarios.
Los procesos de urbanización, con frecuencia, ocupan suelos agrícolas de calidad
donde se desarrollan diversas actividades económicas relacionadas con los rubros
agropecuarios, actividades que son desplazadas a otras zonas o sencillamente
desaparecen. Debido a esta problemática es importante identificar las áreas
colindantes de las zonas urbanas donde se pueda expandir la zona urbana
conservando los suelos con vocación agropecuaria. Para el año 2017 se identificó
146 132.91 ha de suelos colindantes que desde el punto de vista agropecuario tienen
fuertes limitaciones para la producción agropecuaria.
49
SUMMARY
Important trends of change in the dynamics of land use have been recorded in
continental Ecuador; mainly impacting the agricultural area because the urban area
is increasing. The present investigation determined the change of land use of
agricultural areas occupied by urban areas in the period between the years 1977-
2017. The results of this research will be part of the inputs for the construction of the
proposed agricultural spaces conservation.
To determine the changes in land use produced around urban growth, the
methodology of supervised classification of satellite images with the ArcGIS software
was used. The information sources used correspond to free access images of the
Landsat satellite of the U.S. Geological Survey - USGS and NASA, corresponding to
the years 1990, 2001 and 2017.
Subsequently, three land use maps were generated, and the base information was
obtained from the land cover and use map of 1977 generated by the PRONAREG -
ORSTOM project, through photointerpretation. This information represented the basis
for the multitemporal analysis.
The multitemporal analysis was carried out using the cross-tabulation matrix,
comparing the initial time (T1) and the final time (T2) for each study period. An
adaptation of the methodology developed by Pontius et al. (2004) by Vázquez &
Rocha (2009). The results indicate that between the years 1977-2017 the urban area
in continental Ecuador expanded from 47 234.28 ha to 227 688.30 ha, on average
73% of said urban expansion occurred in areas of agricultural use.
From the multitemporal analysis of land use change and the identification of the
surface of the urban expansion, it was determined by means of the use of maps
generated with the land classification system by its capacity of use, the classes of
soils with biophysical characteristics optimal for the development of agricultural
activities in natural conditions. The soil classes by their capacity of use are classified
into eight categories, of which five classes: I, II, III, IV and V have agricultural vocation.
On average, 75% of the surface area of urban expansion occurs in agricultural land;
of these, 44.6% are land without limitations for agricultural production that belong to
class I and class II; 19.3% belong to class III and class IV lands; these soils have
slight to moderate limitations for agricultural production, 10.6% are land with strong
limitations for agricultural production and suitable for livestock production that are
class V.
50
With these results, it was determined that the loss of land surface with agricultural
vocation is a limiting factor for agrifood production; especially in the main cities of
Ecuador, so that the planning in the use and occupation of the soil is indispensable
for the conservation of agricultural spaces.
Urbanization processes often occupy quality agricultural land where diverse economic
activities related to agricultural items are developed, activities that are displaced to
other areas or simply disappear. Due to this problem, it is important to identify the
adjoining areas of urban areas where the urban area can be expanded, conserving
soils with an agricultural vocation. For the year 2017, 146 132.91 ha of adjacent soils
were identified, which from the agricultural point of view have strong limitations for
agricultural production.
51
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ANEXOS
Anexo 1. Mapa de uso del Suelo del Ecuador continental a escala 1:250.000 año
1990.
57
Anexo 2. Mapa de uso del Suelo de Ecuador continental a escala 1:250.000 año
2001.
58
Anexo 3.Mapa de uso del Suelo de Ecuador continental a escala 1:250.000 año
2017.
59
Anexo 4. Superficie de uso del suelo del Ecuador continental expresada en porcentaje.
Zona Año 1977 Año 1990 Año 2001 Año 2017
superficie (ha) % superficie (ha) % superficie (ha) % superficie (ha) %
De vegetación natural
16 662 037.90 66.9 17 037 449.16 68.4 16 026 156.98 64.4 15 254 571.31 61.3
Agropecuaria 7 371 956.86 29.6 7 193 777.96 28.9 8 163 822.78 32.8 8 793 055.18 35.3
Urbana 47 234.28 0.2 67 297.76 0.3 111 855.36 0.4 227 688.30 0.9
Otras 809 484.78 3.3 599 561.79 2.4 596 251.56 2.4 622 771.93 2.5
Área total 24 890 713.81 100 24 898 086.68 100 24 898 086.68 100 24 898 086.68 100