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AAPDE: PLUGIN DE ARCGIS PARA LA DETERMINACIÓN DE ÁREAS AFERENTES
DE DERRAME DE HIDROCARBUROS
Katherine Alba Rodríguez
Sergio Nicolás Restrepo Bustamante
Trabajo de grado en modalidad de monografía presentado como requisito parcial para
optar por el título de especialista en Sistemas de información geográfica.
Director
Salomón Einstein Ramírez Fernández
Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Facultad de Ingeniería.
Especialización en Sistemas de Información Geográfica.
Bogotá D.C.
Mayo 2017.
Tabla de Contenido
Introducción .................................................................................................................................... 1
1. Planteamiento del problema .................................................................................................... 2
2. Justificación ............................................................................................................................. 4
3. Alcance .................................................................................................................................... 6
3.1. Alcance técnico .................................................................................................................... 6
3.2. Alcance espacial................................................................................................................... 6
4. Objetivos .................................................................................................................................. 7
4.1. Objetivo general ................................................................................................................... 7
4.2. Objetivos específicos ........................................................................................................... 7
5. Estado del Arte ........................................................................................................................ 8
5.1. Antecedentes ........................................................................................................................ 8
5.2 Marco teórico ........................................................................................................................ 9
6. Metodología ........................................................................................................................... 11
6.1. Planeación .......................................................................................................................... 11
6.2. Diseño ................................................................................................................................ 12
6.3. Implementación y codificación .......................................................................................... 12
6.4. Validación y pruebas.......................................................................................................... 12
7. Resultados .............................................................................................................................. 13
7.1. Planeación .......................................................................................................................... 13
7.2. Diseño ................................................................................................................................ 14
7.3. Implementación y Codificación ......................................................................................... 19
7.4. Validación y pruebas.......................................................................................................... 20
7.5. Usabilidad de AAPDE ....................................................................................................... 22
8. Conclusiones .......................................................................................................................... 28
9. Referencias ............................................................................................................................. 30
Índice de figuras
Figura 1. Metodología XP............................................................................................................. 11
Figura 2. Casos de Uso AAPDE ................................................................................................... 13
Figura 3. Diagrama de Modelo de Dominio ................................................................................. 14
Figura 4. Diagrama de secuencias ................................................................................................ 15
Figura 5. Diagrama de Clases ....................................................................................................... 16
Figura 6. Diagrama de paquetes para el caso de uso .................................................................... 17
Figura 7. Diagrama de paquetes para las clases ............................................................................ 17
Figura 8. Diagrama de Componentes ............................................................................................ 18
Figura 9. Diagrama de despliegue ................................................................................................ 18
Figura 10. Diagrama de flujo, proceso de generación de áreas aferentes. .................................... 19
Figura 11. Vista principal del plugin AAPDE .............................................................................. 21
Figura 12. Mensaje Informativo de ejecución .............................................................................. 21
Figura 13. Finalización del proceso .............................................................................................. 21
Figura 14. Comparación áreas aferentes generadas manualmente - áreas aferentes generadas por
AAPDE. ........................................................................................................................................ 22
Figura 15. Características de Calidad del software ....................................................................... 23
Índice de Tablas
Tabla 1. Evaluación Heurística del plugin AAPDE. ..................................................................... 24
Tabla 2. Promedios por métrica. ................................................................................................... 26
1
Introducción
Este trabajo tiene como objetivo exponer el problema que tienen muchas entidades para la
delimitar manualmente las áreas aferentes de derrame de hidrocarburos, insumo importante para
definir rutas de derrame en los planes de Emergencia para derrame de hidrocarburos. A partir de
este problema se plantea una solución para automatizar este proceso con el desarrollo de un plugin
para el software de Sistemas de Información Geográfica: ArcGIS. Para el desarrollo e
implementación del plugin, se recurre a la metodología de programación ágil XP (Extreme
Programing) que permite planificar, diseñar, codificar y hacer pruebas de manera iterativa, esto
con el fin de detenerse en cada fase y corregir o modificar procesos que así lo requieran. En este
documento se evidencian las fases de programación para llegar al resultado final: En la fase de
planificación se identificaron las funciones que tendría el plugin, como se desarrollaría el plugin y
los tiempos empleados para esto. En la fase de diseño se modeló el problema teniendo en cuenta
el componente geográfico, buscando las relaciones y funciones del plugin y de esta manera se hace
el diseño arquitectónico, de interfaces y de componentes. En la fase de la implementación se
buscaron todas las funciones en ArcGIS para poder desarrollar la solución del problema planteado
a partir de geoprocesos. Finalmente en la fase de validación y pruebas, se verificó ejecutando el
plugin en repetidas ocasiones, desde la codificación de las primeras funciones hasta que se finalizó
la codificación. Para finalizar con la solución del problema planteado, se documentaron los
resultados obtenidos de cada una de las fases y a partir de esto se formularon varias conclusiones.
2
1. Planteamiento del problema
La ley 1523 de 2012 que adopta la política de gestión del riesgo de desastres a nivel nacional,
establece el sistema nacional de gestión del riesgo y exige a las entidades públicas o privadas
encargadas de la prestación de servicios públicos y la ejecución obras civiles de gran magnitud,
que desarrollen actividades industriales, que realicen cualquier otra actividad que pueda significar
riesgo de desastre para la sociedad o las entidades que realicen análisis específicos de riesgo, que
consideren los posibles efectos de eventos naturales sobre la infraestructura expuesta y aquellos
que se deriven de los daños de la misma en su área de influencia, así como los riesgos que se
deriven de su operación, además solicita que éstas entidades elaboren medidas de reducción del
riesgo y planes de emergencia y contingencia. Un plan de emergencia se establece como un
conjunto de procedimientos definidos para afrontar de forma eficaz situaciones que puedan
representar un daño en personas, medio ambiente o bienes (ECOPETROL S.A. , 2014). Dentro de
las entidades mencionadas se encuentran las destinadas a la explotación de hidrocarburos, que
debido a las actividades que realizan, están expuestas a riesgos de gran magnitud a nivel socio
económico y ambiental. Una de las causas de estos riesgos es el derrame del fluido, generado por
una ruptura en cualquier punto de la infraestructura dispuesta para el transporte del producto
líquido; considerar este evento es de suma importancia para la elaboración de planes de
emergencia.
Un insumo para analizar el riesgo generado por un posible derrame, son las rutas de derrame
que son descritas por el desplazamiento del producto líquido, por el suelo o por un cuerpo de agua,
a partir de la perdida de contención, que se convierte en una fuente móvil en la cual se pueden
desarrollar eventos amenazantes (ECOPETROL S.A. , 2014), para obtener estas rutas de derrame
es necesario identificar patrones de drenaje y desde la infraestructura (ductos generalmente) formar
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un área aferente (AF) que alcance este cuerpo teniendo en cuenta el curso que puede tomar el
producto en caso de derrame, esto, a partir de la pendiente promedio. Estas AF definen las rutas
de derrame, es decir todos los cuerpos de agua que tengan contacto con las Áreas aferentes, se
convierten en rutas de derrame. En los planes de emergencia, el componente geográfico toma un
papel importante, las AF son generadas a partir de herramientas que permitan analizar la
información geográfica, insumos como los cuerpos de agua, el trazo del ducto y el Modelo Digital
del terreno, este proceso se hace por medio de la digitalización. La generación de Áreas aferentes
cobra un mayor nivel de dificultad, cuando la zona objeto de estudio aumenta en área, por lo tanto,
este proceso demanda mucho más tiempo y a su vez mas recursos. Las Áreas aferentes son un
insumo de vital importancia para definir el riesgo ante un posible derrame, por lo tanto, es
necesario que este proceso sea ágil para evitar retrasos en las entregas, que deben realizar las
entidades encargadas de la elaboración del plan de emergencia. Por esta razón se hace necesario
crear un aplicativo el cual mediante herramientas de sistemas de Información geográfica pueda
generar Áreas aferentes de manera automatizada, el cual toma los insumos como capas de
información requeridas y genera los productos en menor tiempo y permite que el profesional
encargado de hacer este proceso manualmente, pueda ejecutar otros procesos alternos; lo que
permite a las entidades encargadas, optimizar los tiempos en la elaboración de los Planes de
Emergencia.
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2. Justificación
En el desarrollo de un plan de emergencia para el manejo y transporte de hidrocarburos se deben
tener en cuenta diversas variables de tipo socioeconómico y ambiental, una de estas variables son
los elementos vulnerables que están expuestos ante algún escenario de emergencia, en primera
instancia se deben tener en cuenta las fuentes hídricas que se pueden ver afectadas debido a un
posible derrame de hidrocarburos, y para un posterior análisis se debe modelar el riesgo que tienen
los elementos vulnerables ante un escenario crítico de derrame.
Debido a que se deben identificar las fuentes hídricas afectadas por el derrame de hidrocarburos
y teniendo en cuenta que la determinación de áreas aferentes de derrame es el proceso que permite
esta identificación y que este proceso demanda mucho tiempo y recursos humanos dependiendo
de la extensión de la zona de estudio y adicionalmente este proceso se hace de forma manual, se
hace necesario optimizar y automatizar la generación de estas áreas para tener de manera más ágil
las rutas de derrame que son uno de los insumos más importantes para modelar el riesgo al que
están expuestos los elementos vulnerables en la zona; por esta razón se planteó el desarrollo de
una herramienta que permite generar áreas aferentes a partir de capas de información geográfica,
de manera ágil, permitiendo a los profesionales encargados, reducir errores, tener más tiempo para
perfeccionar el producto obtenido y entregar un producto con mejor calidad.
La implementación de un plugin que genera áreas aferentes a partir de diferentes capas de
información geográfica como insumo, otorga variados beneficios a las entidades dedicadas al
desarrollo de planes de emergencia para el manejo y transporte de hidrocarburos. Algunos de estos
beneficios son visibles en términos monetarios dado que el tiempo que se requiere para generar
este producto se podría disminuir, lo que implica menor esfuerzo por parte del personal operativo
dedicado a esta labor; de igual manera este tiempo ganado puede ser usado desde un punto de vista
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de análisis ya que libera de procesos mecánicos al usuario y le da un mayor espacio al análisis y
la correcta toma de decisiones.
Este plugin, puede ser adaptado, mejorado y optimizado para casos particulares, ya que la
geomorfología de Colombia presenta diversos retos según su ubicación geográfica y su altura sobre
el nivel del mar. Esta optimización le permite adaptarse a las dinámicas ambientales, las cuales
han ido cambiando en los últimos años dados los cambios climáticos y los programas de protección
ambiental.
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3. Alcance
3.1. Alcance técnico
El plugin implementado se desarrolló en lenguaje de programación Phyton para la versión 10.2
del software ArcGIS, adicionalmente, el plugin funciona sobre la licencia de ArcInfo, dado que
las funciones de geoproceso del plugin están restringidos a la licencia. En cuanto a su interfaz
gráfica el plugin se compone de una ventana que contiene cuatro rutas para ingresar los datos
insumo para generar las áreas aferentes, una ruta para guardar las áreas aferentes generadas por la
aplicación y un botón para ejecutar el proceso que hace el plugin, esto hace que la interfaz sea
intuitiva y fácil de usar.
Las áreas aferentes se generaron a partir de un algoritmo compuesto por geo-procesos que usa
como insumo las vías, los drenajes y las direcciones de flujo generadas a partir de un modelo
digital de terreno.
3.2. Alcance espacial
Los datos insumo para probar la generación las áreas aferentes se limitan al municipio de
Chinchiná Caldas, explícitamente al tramo Puerto Salgar – Cartago que cubre el ducto de
transporte de hidrocarburos. Estos datos insumo hacen referencia a la infraestructura vial, los
drenajes dobles y sencillos y el modelo digital de terreno.
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4. Objetivos
4.1. Objetivo general
Desarrollar un plugin que optimice el proceso de elaboración de áreas aferentes para derrame
de hidrocarburos para los planes de emergencias, mediante la implementación de herramientas
para Sistemas de Información Geográfica.
4.2. Objetivos específicos
Definir los requerimientos funcionales y no funcionales del plugin de acuerdo a los
procesos que éste debe optimizar.
Plantear una arquitectura de software adecuada que supla las necesidades y el
alcance de los procesos que debe ejecutar el plugin.
Codificar los algoritmos que debe tener el desarrollo del plugin, para que, a través
de un conjunto de procesos, permita la generación de áreas aferentes de derrame.
Evaluar y comparar los tiempos empleados en la elaboración de áreas aferentes de
manera automatizada frente a los tiempos empleados para este mismo proceso de forma
manual.
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5. Estado del Arte
5.1. Antecedentes
A continuación, se mostrará un breve resumen de dos estudios que ya se realizaron y guardan
algún tipo de similitud con el análisis que se quiere realizar para la generación de áreas aferentes
de derrame:
M. Konik & Bradtke (2016) en su artículo: “Object-oriented approach to oil spill detection
using ENVISAT ASAR images”, pretenden mostrar la creación de una metodología para la mejora
de la clasificación manual en la escala de cuerpos enteros de agua, centrándose en su capacidad de
repetición. En este trabajo se tomó un enfoque orientado a objetos para el análisis de imágenes de
radar y se hizo énfasis en la adaptación a la especificidad de los mares como el Báltico. Hicieron
un Pre-procesamiento de filtros optimizados, a fin de detectar los derrames de diferentes tamaños
y formas. También se utilizaron derrames confirmados detectados en las imágenes, para crear un
procedimiento de árbol de decisión que clasifica cada objeto oscuro distintivo visible en las
imágenes SAR en uno de cada cuatro categorías, que reflejan la creciente probabilidad de la
presencia del derrame de petróleo: las similitudes, los puntos dudosos, manchas borrosas y
derrames de petróleo potenciales .
El objetivo principal de este estudio era marcar correctamente los derrames conocidos en
escenas de ASAR y para reducir el número de falsos positivos mediante la eliminación (clasificar
como fondo o de aspecto similar) a partir de la gran cantidad inicial de objetos que aparecen en las
imágenes a gran escala. El rendimiento del método fue probado en un grupo de 26 derrames de
petróleo registrados por la Comisión de Helsinki: 96,15% de ellos se identificaron con éxito. A
pesar de que un especialista sigue siendo necesario para supervisar todo el proceso de detección
9
de derrames de petróleo, este método presenta una visión inicial, importante para una evaluación
posterior de las escenas y la estimación del riesgo (Konik & Bradtke, 2016).
Parrot et al. (2009). Quintero en su estudio para la universidad Nacional Autónoma de México:
“Modelación del comportamiento ambiental de derrames de hidrocarburos en sitios
ambientalmente sensibles: implementan una metodología que identifique sitios ambientalmente
sensibles a derrames de hidrocarburos”, Como primera etapa desarrollan la propuesta de la
metodología mencionada para la región de Coatzacoalcos, Veracruz, para evaluar la sensibilidad
ambiental con una función que relaciona la amenaza de los derrames de petróleo de los ductos, y
la vulnerabilidad de la zona; definiendo esta última a través de las características intrínsecas que
le confieren susceptibilidad ante las alteraciones provocadas por los derrames.
La zona objeto de estudio se clasificó en unidades llamadas geosistemas, y su vulnerabilidad se
evaluó teniendo en cuenta cinco niveles definidos por diferencias en el comportamiento que se
espera de un derrame de hidrocarburos en zonas terrestres y áreas bajo la influencia del agua. Las
unidades anteriormente mencionadas fueron jerarquizadas teniendo en cuenta las características
físicas de la zona de estudio como la permeabilidad, la pendiente y el relieve; así mismo por sus
características biológicas y socioeconómicas. Como uno de los resultados de este estudio se
elabora un mapa de sensibilidad ambiental mediante herramientas SIG, que muestra la ubicación
de los sitios con su grado de vulnerabilidad para la región. En este estudio los autores buscan
estimar mediante un modelo matemático el comportamiento de los derrames teniendo en cuenta
movilidad y rutas de derrame (Parrot, y otros, 2009).
5.2. Marco teórico
Un plan de emergencia, es un conjunto de procedimientos definidos para afrontar de forma
eficaz situaciones que puedan representar un daño en personas, medio ambiente o bienes. Estos
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planes tienen como objetivo general, diseñar, estructurar y documentar las estrategias y
procedimientos operativos necesarios que permitan mitigar y controlar los efectos de un evento de
pérdida, de contención o entorno operacional y socio-ambiental que pueda materializarse en la
infraestructura minimizando los posibles impactos negativos sobre personas, medio ambiente y
bienes (CENIT TRANSPORTE Y LOGÍSTICA DE HIDROCARBUROS S.A.S. , 2015).
Una Ruta de derrame, una ruta de desplazamiento del producto líquido, por el suelo o por el
cuerpo de agua, a partir de una pérdida de contención, que se convierte en una fuente móvil en la
cual se pueden desarrollar eventos amenazantes (ECOPETROL S.A. , 2014).
Es importante definir el comportamiento del producto en el viaje a lo largo de las posibles rutas
de derrames, con el objeto de establecer las zonas afectadas por el derrame. Estos cálculos se deben
realizar a partir del volumen de derrame, atendiendo las características del suelo (pendientes,
retenciones por empozamiento, cobertura vegetal), condiciones de velocidad de los cuerpos de
agua y considerando el tiempo de remanencia del producto (momento en el cual se produce la
pérdida total del producto superficial, considerando efectos de evaporación, pérdida por contacto
y dispersión). Este estudio debe tener en cuenta la capacidad de contención según la estrategia de
control del derrame (ECOPETROL S.A. , 2014).
Derrame en suelo: Afectación a la capa vegetal por contacto directo con el hidrocarburo y
posible afectación a zonas de recarga.
Derrame en agua: Cambio de condiciones fisicoquímicas por presencia superficial del
hidrocarburo. Afectación por toxicidad a los ecosistemas acuáticos.
En los patrones de drenaje se utilizan las áreas aferentes hasta llegar al cuerpo de agua, donde
estas se caracterizan con la pendiente promedio, cobertura vegetal y la permeabilidad del suelo.
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6. Metodología
A continuación se muestra la metodología utilizada para la solución del problema, basada en
una metodología de desarrollo ágil denominada XP (ver Figura 1).
Figura 1. Metodología XP
Fuente: Campos (2016)
6.1. Planeación
Esta fase se destinó al planteamiento de todos los elementos a resolver con el plugin, para esto
se trataron diferentes apartados como la definición de requerimientos; se creó un documento el
cual busca recopilar la mayor cantidad de información que refleja todos los requerimientos y
funcionalidades que ofrecerá el plugin al usuario, esto basado en las necesidades y peticiones por
parte del usuario. Usando una metodología ágil se utilizaron los casos de uso, para identificar los
la funcionalidad que debe tener el software. Las especificaciones se crearon partiendo de los
requerimientos anteriormente nombrados, se formalizan los requerimientos de máquina y los de
usuario.
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6.2. Diseño
En este apartado se modeló el problema desde una perspectiva geográfica, buscando los
elementos a desarrollar, las estructuras, relaciones y funciones que debe cumplir cada uno para
satisfacer los requerimientos. Esta fase incluyó los diseños: arquitectónico, de interfaces y de
componentes
6.3. Implementación y codificación
En esta fase se crearon los algoritmos que manipularan los datos de entrada, según los
requerimientos del usuario. Se codificaron todas las herramientas que deben ser desarrolladas
adicionalmente se busca la depuración de cada línea de forma que pueda ser lo más corto y
compacto posible, al igual que fácil de entender o modificar por parte del usuario o desarrollador.
6.4. Validación y pruebas
En esta fase se verificó que el plugin satisface todos los requerimientos solicitados inicialmente,
adicionalmente se buscaron los posibles errores que pueda contener a nivel de codificación. Esta
fase presenta retroalimentación directa para la fase anterior de implementación y codificación, ya
que es a partir de esta, que se evidenciaron las oportunidades de mejora que presentaba el plugin
según cada requerimiento a satisfacer.
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7.Resultados
A continuación se evidencian los resultados por etapa de la metodología:
7.1. Planeación
Especificación de Requerimientos
Diagrama de Casos de Uso
Figura 2. Casos de Uso AAPDE
Fuente: Elaboración propia.
La primera actividad de esta fase fue el levantamiento de los requerimientos, se identifica un
único requerimiento: Generar áreas aferentes, los requerimientos tienen una relación directa con
los casos de uso, por esto se identifica un caso de uso para cumplir con los requerimientos del
software. La Figura 2 muestra las interacciones de los casos de uso identificados en los
requerimientos funcionales descritos en el capítulo 7 del presente documento y los actores del
AAPDE. Este describe la forma en la que los actores interactúan a través del límite del sistema y
la respuesta del mismo con sus relaciones de tipo asociación. Cada caso de uso especificado está
relacionado con el requerimiento de software al que hace referencia.
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7.2. Diseño
Arquitectura de la aplicación
Diagrama de modelo de dominio
Figura 3. Diagrama de Modelo de Dominio
Fuente: Elaboración Propia.
Interfaz: esta clase muestra la comunicación entre el usuario y el generador de las áreas
aferentes. Algunas funciones identificadas inicialmente son la búsqueda de rutas de archivos y el
almacenado de estas mismas rutas (Ver Figura 3).
Generador: Corresponde a la clase que contiene el conjunto de operaciones que se ejecutan para
llegar al producto final, las áreas aferentes (Ver Figura 3).
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Diagrama de secuencias
CU01 Generar áreas aferentes
Figura 4. Diagrama de secuencias
Fuente: Elaboración propia.
Para el plugin AAPDE solo existe un caso de uso el cual es generar áreas aferentes de derrame,
el usuario accede al plugin, éste muestra una interfaz que permite ingresar las capas de información
Interfaz Generador
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geográfica que son insumo para la generación de áreas aferentes, la interfaz guardar estas rutas y
envía la petición a generador para que genere las áreas aferentes de derrame, en la Figura 4 se
observan las operaciones que hace el plugin para generar las áreas aferentes.
Diagrama de clases
Figura 5. Diagrama de Clases
Fuente: Elaboración propia.
Este diagrama estructurado parte del modelo de dominio y es modificado según nuevos
elementos identificados luego de la creación de los modelos secuenciales, donde son agregadas
nuevas funcionalidades y eliminadas las que no son necesitadas. En este caso se agrega la función
crear capa en la clase del visor y la clase de Generador no se ve modificada (Figura 5).
Diagrama de paquetes
Paquete de casos de uso
En la Figura 6 se muestra el diagrama de paquetes:
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Figura 6. Diagrama de paquetes para el caso de uso
Fuente: Elaboración propia.
Paquete de clases
Figura 7. Diagrama de paquetes para las clases
Fuente: Elaboración propia.
Al tener un solo caso de uso se crea un solo paquete para los casos de uso. Para el diagrama de
paquetes se crea un paquete para cada clase pues se identifican como elementos con funciones
totalmente diferentes, se tienen dos paquetes de clases uno que se llama presentación y otro
procesador, la presentación hace referencia a la parte visual, es decir, la interfaz gráfica y el
procesador permitirá ejecutar todos los procesos que permitan llegar a la generación de áreas
aferentes (ver Figura 7).
Diagrama de componentes
A continuación se observa en la Figura 8 el diagrama de componentes:
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Figura 8. Diagrama de Componentes
Fuente: Elaboración propia.
Diagrama de DESPLIEGUE
Figura 9. Diagrama de despliegue
Fuente: Elaboración propia.
La Figura 9 muestra las partes físicas de la aplicación y las interacciones entre ellas, en nuestro
caso el desarrollo de plugin AAPDE. Para este caso tenemos la relación que existe entre el plugin
AAPDE con la extensión .py que corresponde a un plugin destinado para ArcGIS con la
información geográfica vectorial representada por un archivo .shp, el cual puede tener otra
extensión, y por la información raster representada por el archivo de extensión ecw, este también
puede ser otro tipo de extensión.
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7.3. Implementación y Codificación
Para la codificación se usó el lenguaje de programación Phyton para ser implementado en el
software ArcGIS, a continuación en la figura 10, se muestra un diagrama con los procesos y
operaciones que hace el plugin para generar áreas aferentes de derrame (ver Figura 10).
Figura 10. Diagrama de flujo, proceso de generación de áreas aferentes.
Fuente: Elaboración propia.
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El usuario ingresa las capas de vías, drenajes, ducto y modelo digital de terreno, el Modelo
digital de terreno se usa como insumo para generar las direcciones de flujo, con esta capa y las
capas de vías, drenajes y ducto, se ejecutan geoprocesos como cortes, cruces, buffer, selecciones,
etc., para finalmente generar una aproximación a las áreas aferentes y almacenarlas. Si el usuario
no ingresa la totalidad de capas que el plugin solicita, el proceso de generación de áreas aferentes
no podrá realizarse. Dentro del proceso se generan dos capas adicionales que permiten al
profesional revisar las áreas aferentes de derrame generadas por el plugin, estas capas son los
vectores generados a partir del Modelo digital de elevación y una capa llamada Zona de revisión;
estas dos capas permiten hacer revisiones para posteriores ajustes o modificaciones de las áreas
aferentes.
7.4. Validación y pruebas
A continuación se muestra el funcionamiento del plugin AAPDE:
En la Figura 11 se muestra la interfaz gráfica del plugin, inicialmente se hizo un prototipo en
papel, teniendo en cuenta la funcionalidad del plugin, con base en esto, se diseña una interfaz que
sea entendible para el usuario. La interfaz cuenta con cuatro rutas de entrada de datos, en donde se
ingresan y se guardan las rutas de las capas que serán insumo para la generación de las áreas
aferentes; también cuenta con una ruta de salida, que es donde se almacenará la capa de la
aproximación a las áreas aferentes de derrame. En la parte derecha cuenta con una breve ayuda
que muestra el objetivo del plugin y un botón en la parte inferior para ejecutar el plugin. Cuando
son ingresadas todas las capas y el usuario da clic sobre el botón ejecutar, el software muestra un
mensaje informativo (Figura 12, imagen derecha), de igual manera cuando no son ingresadas todas
las capas, el software muestra un mensaje informativo (Figura 12, imagen izquierda), en este caso
el plugin no podrá ejecutarse hasta que el usuario ingrese la totalidad de las capas. Finalmente,
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cuando el plugin genera las áreas aferentes, se muestra un mensaje que informa que el proceso ha
terminado (ver Figura 13).
Figura 11. Vista principal del plugin AAPDE
Fuente: Elaboración propia.
Figura 12. Mensaje Informativo de ejecución
Fuente: Elaboración propia.
Figura 13. Finalización del proceso
Fuente: Elaboración propia.
Finalmente, se comparó el resultado obtenido por el plugin AAPDE con las áreas aferentes
generadas manualmente (ver Figura 14), se evidencia que hay grandes similitudes entre las áreas
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aferentes generadas por AAPDE y las áreas generadas manualmente, se presentan algunos errores
por efecto o por exceso; sin embargo, como se había mencionado anteriormente en este documento,
las áreas aferentes son el insumo principal para identificar las rutas de derrame en un posible caso
de ruptura del ducto. Estas aproximaciones permiten identificar la mayoria de rutas de derrame,
para la revisión de las rutas de derrame faltantes es pertinente hacer un ajuste manual que requiere
menos tiempo comparado con generar las áreas aferentes manualmente.
Figura 14. Comparación áreas aferentes generadas manualmente - áreas aferentes generadas por AAPDE.
Fuente: Elaboración propia
7.5. Usabilidad de AAPDE
Para evaluar la usabilidad del plugin APPDE, se toma como referencia la norma ISO/IEC
25010, que define los parámetros de calidad del producto del software, dentro de las ocho
características a tener en cuenta por el modelo de calidad propuesto por esta norma, está la
usabilidad (ver Figura 15).
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Figura 15. Características de Calidad del software
Fuente: ISO (2015)
La norma ISO define la usabilidad como: “la capacidad del software para ser entendido,
aprendido, usado y resultar atractivo para el usuario, cuando se usa bajo determinadas condiciones”
(ISO, 2015). La usabilidad es descrita por las siguientes características:
Inteligibilidad: es la capacidad para reconocer su adecuación. Es la capacidad que tiene el
producto para permitir al usuario si software cumple o no, con las necesidades del usuario.
Facilidad de aprendizaje: determina en qué medida el usuario comprende cómo utilizar
inicialmente la herramienta y cómo a partir de su empleo llega a un nivel máximo de
conocimiento y uso de la misma.
Operabilidad. Capacidad del producto que permite al usuario operarlo y controlarlo con
facilidad.
Protección contra errores de usuario. Capacidad del sistema para proteger a los usuarios de
hacer errores.
Estética de la interfaz de usuario. Capacidad de la interfaz de usuario de agradar y satisfacer la
interacción con el usuario.
Accesibilidad. Capacidad del producto que permite que sea utilizado por usuarios con
determinadas características y discapacidades.
Nielsen & Molich, (1990) clasifican los métodos de evaluación en cuatro categorías:
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Evaluación formal. “Realiza la evaluación de la interfaz de usuarios mediante algunos análisis
técnicos. Los modelos de análisis formal son actualmente objeto de extensa investigación para
poder ser aplicados en proyectos de desarrollo de software real".
Evaluación automática. Aplica procedimientos computarizados para la evaluación de
usabilidad.
Evaluación empírica. Realiza experimentos con pruebas de usuario, con el objetivo de lograr
una completa evaluación del destinatario. Actualmente la mayoría de situaciones prácticas no
conducen a evaluaciones empíricas por falta el tiempo, especialización, inclinación, o
simplemente tradición para hacerlo.
Evaluación heurística. Realiza la revisión la interfaz del usuario y genera un informe de acuerdo
a la propia opinión. La evaluación heurística implica que un pequeño grupo de evaluadores
examine la interfaz y juzgue su cumplimiento con principios de usabilidad reconocidos (Nielsen
J. , 1995).
Evaluación de Usabilidad
Tabla 1. Evaluación Heurística del plugin AAPDE.
Métrica Criterio Valor
Fá
cil
Ap
ren
diz
aje
Facilidad para entender los cambios producidos en las operaciones 5
Facilidad para entender que datos ingresar y los resultados proporcionados 5
Desde cualquier punto un usuario puede salir de la herramienta 5
En caso que el proceso requiera varios pasos es posible volver a los anteriores para
modificar los datos NA
La terminología es constante en toda la herramienta 5
Un mismo elemento aparece igual en toda la herramienta 5
Se dan indicaciones para completar campos problemáticos 1
Se identifican fácilmente las figuras, las tablas, las zonas activas y el tipo de acción
que se debe ejecutar 5
Si una tarea tiene opciones por defecto, están a disposición del usuario NA
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Tabla 1. Evaluación Heurística del plugin AAPDE.
Métrica Criterio Valor La herramienta no requiere volver a escribir la información solicitada
anteriormente 1
La herramienta soporta el aprendizaje colaborativo NA
Acc
esib
ilid
ad
El acceso a la ayuda está en una zona visible y reconocible 5
La ayuda no interrumpe la tarea del usuario 5
La ayuda ofrece área de Preguntas Frecuentes con datos de ayuda a usuarios 0
La herramienta está diseñada para necesitar el mínimo de ayuda y de instrucciones 5
La ayuda está organizada en pasos 0
Op
era
bil
ida
d
No se necesita recurrir a la ayuda en caso de no recordar el uso de la herramienta 4
Es fácil de recordar como ejecutar una tarea en la herramienta 5
Inte
lig
ibil
ida
d
Los mensajes emitidos son fáciles de entender 5
El mensaje de error propone una solución 4
Los tipos y tamaños de letra son legibles y distinguibles 5
El tamaño de las imágenes e iconos es adecuado para saber qué representan NA
El lenguaje está más cercano al utilizado por el usuario que al informático o
técnico 3
Est
étic
a d
e la
in
terf
az
Los títulos son descriptivos y distintivos 5
No despliega excesiva información en la interfaz de la herramienta. 5
Se utilizan las ventanas emergentes para mostrar información importante 4
En los menús desplegables, los elementos de las listas son suficientemente
explicativos y se visualizan todos a la vez 5
La apariencia de la herramienta es agradable y sencilla 3
Promedio General: 3.96
Fuente: Elaboración Propia.
Para evaluar la usabilidad del PLUGIN AAPDE se toman como referencia las evaluaciones de
usabilidad propuestas por Nielsen & Molich, (1990) y debido a la simplicidad de la interfaz de
AAPDE se decide hacer la evaluación heurística, esta evaluación fue hecha por los autores, y se
tomó como referencia los criterios propuestos por Ferrari Alve & Mariño, (2014). La evaluación
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se hace teniendo en cuenta 5 de las características de la usabilidad propuestas por la norma ISO,
(2015). A partir de estas características se evalúan los criterios y de acuerdo a las características
de la interfaz y la relación de ésta con el funcionamiento y ejecución de AAPDE se da una
calificación de 1 a 5, donde el valor 5 hace referencia a que el criterio se cumple completamente
y 1 a que el criterio no se cumple. En la Tabla 2. Se muestran los criterios evaluados clasificados
por característica, su valor y el promedio, resultado de sumar todos los valores y dividirlos entre
el número de criterios evaluados. De igual manera se hace un promedio por característica para
hacer un análisis individual (Tabla 3). En cuanto a la parte visual de AAPDE siempre se tuvo en
cuenta la misma percepción de la usabilidad, pues desde la concepción del plugin, se pensó en algo
sencillo, que tuviera a penas los botones y mensajes necesarios para su funcionamiento.
Tabla 4. Promedios por métrica.
Facilidad de aprendizaje 4
Accesibilidad 3.75
Operabilidad 4.5
Inteligibilidad 4.25
Estética de la interfaz 4.4
Fuente: Elaboración propia.
Los resultados de las tablas, permiten observar que las calificaciones generales de la interfaz
de usuario no son las más altas, pero en general su calificación es buena. En ayudas que permitan
una mejor accesibilidad está la calificación más baja, pero esto se debe a que AAPDE es un plugin
sencillo y no requiere un conocimiento especializado para su ejecución, por este motivo, la ayuda
que se proporcionó al usuario, fue mínima. En cuanto a la estética de la interfaz, hay una buena
calificación, pues ésta es intuitiva y muy fácil de manejar esto se refleja también en la calificación
resultado de la evaluación. En términos generales, la evaluación de usabilidad de AAPDE tuvo
buenos resultados, aunque no tiene un alto nivel de diseño, es sencilla, agradable a la vista y
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entendible para los usuarios; adicionalmente en el momento de ejecución funciona bien y logra
cumplir con el objetivo que es generar y almacenar una capa con la aproximación de las áreas
aferentes de derrame.
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8. Conclusiones
Debido a la poca experiencia que se tiene en la ingeniería de software, inicialmente se presentó
dificultad identificando los requerimientos del usuario, a partir de esto se concluye que la
ingeniería de requerimientos es primordial para el desarrollo de software debido a que en esta etapa
se identifican y analizan las necesidades del usuario. Una correcta identificación de requerimientos
conlleva a un correcto desarrollo de software que permita suplir todas las necesidades del usuario.
En la planeación de AAPDE únicamente se identifica un requerimiento y es el de generar una
aproximación a las aéreas aferentes de derrame de hidrocarburos.
En la etapa de diseño, se identificaron cada una de las operaciones que deben ejecutarse para
cumplir con el objetivo de generar aéreas aferentes, pero esto fue un diseño preliminar, dado que
inicialmente existían vacíos en el código a desarrollar, por este motivo, los diseños iniciales tenían
menos de cinco operaciones, estos se tuvieron que ampliar a más de diez, lo que implicó
modificaciones en los diferentes modelos desarrollados; finalmente, se hizo una buena
identificación de actores, clases y paquetes, lo que permitió una labor de codificación más óptima
debido al desarrollo de una buena arquitectura de software.
Se cumplió el objetivo principal obteniendo una herramienta que genera una buena
aproximación a las áreas aferentes para la zona de estudio, adicionalmente se obtienen áreas donde
la aproximación debe ser evaluada manualmente para asi tener los mejores resultados, el uso de
geo procesos desarrollados en python para integración con el software ArcMap permitió crear un
desarrollo para un software mundialmente conocido y usado ampliamente por la comunidad del
mundo sig. Una integración de las librerías de python para geoprocesos y de diseño interfaces
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logran un desarrollo agradable a la vista del usuario final y al mismo tiempo modificable por un
usuario especializado.
El tiempo de ejecución del plugin toma cerca de 36 minutos en un equipo portátil Samsung
NP535U3C con un procesador AMD APU A6 y una memoria RAM de 4Gb, el resultado obtenido
fue comparado contra las áreas aferentes desarrolladas de manera manual, esto nos permitió
encontrar las discrepancias de estas áreas, y se encontró que se asimilaban en un 73%. El tiempo
empleado en la generación manual de las áreas aferentes fue de 180 minutos, lo cual muestra una
reducción en un quinta parte del tiempo empleado en la generación de manera manual. El tiempo
de ejecución de AAPDE varia esto debido a la cantidad de geoprocesos que ArcGIS debe ejecutar
y la extensión del área de estudio para generar el producto final, sin embargo, se concluye que
AAPDE cumple con la función de optimizar el tiempo.
El plugin AAPDE es una herramienta útil que podría ser la base para trabajos futuros que
pretendan mejorar la interfaz, el desarrollo del código y/o incluir nuevas variables y características
para generar áreas aferentes de derrame y de esta manera mejorar los resultados generados por el
plugin y a su vez mejorar la experiencia del usuario final y de usuarios no expertos.
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