7.2 Compactación de suelos en Nueva Zelanda

Uno de los problemas contra los que tienen que enfrentarse los ingenieros forestales es la compactación de suelos producida por el paso de las máquinas. La técnica de analizar muestras del terreno no es válida en este caso, ya que los investigadores de suelos normalmente se centran en centímetros o metros cuadrados, o como mucho en una hectárea, mientras que los ingenieros forestales han de abarcar decenas, cientos o miles de hectáreas. Las investigaciones demuestran que, en ocasiones, basta con tres pasadas de un vehículo para ocasionar la compactación del suelo. Semejante daño suele ser invisible en la superficie del terreno. Para estos casos no es suficiente el conocimiento de los daños causados a menor escala, sino que hay que determinar el efecto de las máquinas sobre al tierra en grandes áreas. Es aquí donde entran en juego agencias de investigación, como LIRO, y el sistema GPS.

Las raíces del problema

Una de las metas en Nueva Zelanda es minimizar el uso de leyes que digan a los administradores qué hacer; son las compañías quienes tienen que regular y controlar sus propias actividades. De modo que estas compañías, al final, contratarán los servicios de una agencia de investigación que les dé la información necesaria.

El problema de la compactación no es nuevo para los agricultores, pero en el caso de los forestales es todavía más complicado, ya que el daño puede pasar desapercibido durante 25 ó 30 años, y por lo tanto la producción de esa zona decaerá, debido a las malas condiciones del suelo. Es decir, un modo efectivo de mantener la productividad de le zona es minimizando la compactación del suelo, en primer lugar.
 

Uno de los proyectos más recientes de LIRO ha sido idear un método innovador, de precisión submétrica, que utilice equipos GPS convencionales para mostrar a los administradores qué cantidad de tráfico se da en sus bosques y si éste está afectando adversamente al medio ambiente.

Ya era conocido que la caracterización de la compactación de suelos llevada a cabo de un modo tradicional era un proceso difícil, costoso e intensivo. Tras un proyecto previo llevado a cabo en 1994 se sabía que habría que seguir aplicando algunos de los métodos tradicionales, tales como el muestreo esencial o el uso de medidores de penetración para definir la variabilidad de la tierra a lo largo de un emplazamiento. Sin embargo, se pretendía encontrar una técnica que disminuyera la dependencia en ellos.

El enfoque alternativo propuesto fue el implicar el uso de guiado remoto de maquinaria. Este enfoque tendría que aportar precisión submétrica, lo cual es esencial para determinar con exactitud los patrones del recorrido de las máquinas. Para ello se tuvo siempre en mente mantener todo lo más simple posible. La técnica recaía en tan sólo unos pocos aparatos: un receptor GPS comercial de ocho canales, L1, código C/A (con igualación de portadoras), un cargador de datos de 640 kilobytes, una antena remota, un ordenador y un software para creación de mapas.

El proceso se dividía en dos pasos: obtención de localizaciones por medio de GPS y generación de mapas de recorridos. El equipo GPS era montado en el bosque, y una máquina iba recogiendo posiciones durante el día. Al cabo del día, todos los datos almacenados eran post-procesados y descargados en el software de creación de mapas.

Una meta submétrica

Una elevada precisión es imperativa en el estudio de los recorridos de las máquinas. En este estudio, la anchura de los caminos sería función de la anchura de la máquina y el error cometido por las mediciones en GPS, estando la antena de medición GPS en la línea central del vehículo. Si se supone una anchura de la máquina de 3m, y 1m de error cometido, esto resulta en un total de 5m de anchura del camino. Inadmisible.

En este caso, la precisión requerida se hace en el post-procesamiento. Los datos recopilados eran descargados y enviados para el análisis. Debido al emplazamiento del lugar de estudio, se pudo utilizar correcciones a partir de tres de las estaciones base de TerraLink NZ Limited, y de una estación base de uso privado. Estas cuatro estaciones contaban con una distancia en el rango de 50 a 150Km, lo cual permitió estudiar el error que afectaba a las mediciones realizadas con GPS. Al final se obtuvo que la precisión era de 1,15m en el 95% de los casos, con estaciones base situadas a menos de 150Km. Ahora sólo quedaba saber cómo se vería afectada la señal bajo condiciones normales de estudio; es decir, en un espacio abierto donde pueden darse interferencias, debidas, por ejemplo, a la vegetación de la zona.

Tras un estudio previo, se llegó a la conclusión de que la señal se veía afectada por el multicamino, lo cual llevaba a soluciones no tan obvias o baratas. Predecir errores en la localización en un entorno de multicamino puede parecer una buena idea, pero desde luego no es sencilla de implementar, y superaba el presupuesto del proyecto de LIRO.

Se definió una nueva línea de visión, en la que se requería la optimización de la precisión mientras se trabajaba dentro de los límites del receptor. Ésta consistía de dos pasos: eliminar datos potencialmente anómalo durante la grabación de datos, e identificar datos "fuera de especificaciones" durante el análisis. Se deseaba eliminar datos anómalos porque el volumen de datos generados con esta técnica empleada prohibía preguntar o revisar datos durante el post-procesamiento.

Trazando el mapa de caminos de máquinas

Una vez solucionado el problema del multicamino y la pérdida de información, el siguiente paso era desarrollar un programa de trazado de mapas. En principio, los datos GPS procesados eran una serie de coordenadas de Nueva Zelanda que al dibujarse representaban al patrón de caminos de las máquinas. Esta información por sí misma podía ser aclaratoria, porque permitía discernir la extensión del camino, pero mostraba tan sólo un esqueleto al que había que añadir más datos.

A pesar de poder generarse localizaciones GPS con relativa sencillez, las cuales permitían ver hasta qué punto una sección había sido transitada, esto no decía nada todavía acerca de la severidad del tránsito. Había que considerar el número de pases de la máquina sobre un área particular. Para dar cuerpo al esqueleto de datos GPS, se añadió anchura al camino, para representar el suelo que quedaba bajo la máquina, y crear un camino continuo que permitiera identificar solapes entre pasos de sucesivas máquinas.

El resultado de esta tarea fue un programa software que no sólo crea representaciones de máquinas y genera estadísticas, sino que también representa datos preliminares. La Figura 7.2 muestra el resultado de la evaluación de los datos tras ser éstos procesados por el paquete software.
La ventaja del software es que ayudaba a determinar solapes entre caminos. El terreno se representaba como celdas de 50cm cuadrados, formando un mapa de bits. El software lee localizaciones GPS y a continuación genera polígonos entre localizaciones GPS sucesivas. Todas las celdas dentro del polígono se marcan como receptoras de un paso de maquinaria. Si hay superposición, el número de pasos en esa zona aumenta. La Figura 7.3 muestra el resultado final, con los colores ya asignados según el número de pasos por cada zona.