Least Cost Path es un plugin de QGIS que encuentra la ruta de menor costo entre dos puntos a partir de una capa raster.

La tarea de localizar elementos sobre superficies siempre viene condicionada por el entorno en el que se realiza. Cuando se trata de elementos líneas la tarea aún se dificulta más debido a las múltiples soluciones de trazado que existen. En el caso particular de las redes de riego, estas casi en su totalidad se sitúan en entornos rurales donde en ocasiones los caminos o vías para su trazado son limitados o no cumplen con las características que deseamos. Además, si se hace un reconocimiento en campo de la zona, es fácil encontrarse con obstáculos como caminos muy estrechos que dificultan la instalación de maquinaria, grandes longitudes de caminos sin vías de salida, elementos naturales como ríos o ramblas o infraestructuras como autovías, líneas de ferrocarril, líneas eléctricas, etc.

Todos estos elementos influyen en el trazado de las conducciones tanto en su aspecto económico como en la dificultad y tiempo para obtener permisos de los organismos competentes, propietarios de parcelas, etc. Es por ello, que tomar una buena decisión en este aspecto puede conducir tanto a la reducción del coste de la obra como de los tiempos para terminar la misma. Por tanto, es imprescindible tener criterios objetivos para tomar decisiones acertadas.

En este caso, QGIS nos ofrece un plugin donde estableciendo la resistencia en cada tramo mediante una capa ráster, nos devuelve el camino menos costoso del trazado de la conducción. Este pluging se denomina Least Cost Path (LCP) y fue desarrollado por la Escuela de la Tierra y Ciencias Espaciales de la Universidad de Pekin. La herramienta utiliza el algoritmo de Dijkstra para obtener el camino con menos resistencia avanzando de pixel en pixel.

El concepto resistencia en este caso no es más que un coste o dificultad que el plugin incorpora al trazado por unidad de longitud.

Procedimiento

Mediante la utilización de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), es posible crear capas raster donde se simboliza la resistencia o coste de trazar la conducción por ese tramo. Tras el reconocimiento en campo se genera una capa vectorial donde se identifica cada tipo de vía candidata a albergar la conducción. En el caso que se presenta, la resistencia 100 corresponde a parcelas agrícolas las cuales no se desea atravesar por las dificultades que conlleva obtener permisos de propietarios y las dificultades para la instalación de maquinaria. La resistencia 50 corresponde a un tramo cercano a un barranco donde de nuevo se deberán obtener permisos de la confederación competente además de las dificultades y costes extra que conlleva la obra. El resto corresponden a caminos asfaltados y caminos de zahorras con diferentes características por donde es más sencillo trazar este tipo de conducciones.

Estos valores se incorporan al archivo .shp en su tabla de atributos.

 

Least Cost Path. Capa vectorial de inicio
Least Cost Path. Ejemplo de capa vectorial de inicio

 

Tras ello, generamos una capa raster con un tamaño de pixel determinado, en función de la precisión que requiera el trazado, donde cada uno tomará el valor del atributo correspondiente. Para ello, en QGIS procedemos del siguiente modo: Ráster > Conversión > Rasterizar. Un tamaño de pixel adecuado para no generar un archivo muy grande puede ser entre 2 y 3 metros pues tamaños más reducidos ralentizan en exceso el proceso. En la siguiente imagen se puede observar el ráster generado.

Least Cost Path. Capa raster sobre la que aplicar el plugin
Ejemplo de capa raster sobre la que aplicar el plugin Least Cost Path

 

Como se ve, se ha generado una imagen completa donde los colores más oscuros indican una alta resistencia (pertenecen a parcelas privadas) y el resto son caminos y viales con diferentes dificultades. Ahora, debemos indicar mediante dos capas, de tipo punto, el inicio y el fin del trazado.

Con todos los posibles caminos en un mismo ráster y las capas de puntos de inicio y fin, es el momento de utilizar las herramientas que QGIS nos ofrece. En este caso vamos a hacer uso del Pluging Least Cost Path (LCP) que podemos descargar desde el apartado complementos. Para el cálculo únicamente nos pide los datos de partida descritos anteriormente.

Resultado

En nuestro caso, el resultado del cálculo sería el siguiente:

 

Least Cost Path; en este ejemplo la opción elegida es por el camino de zahorra
Least Cost Path; en este ejemplo la opción elegida es por el camino de zahorra

 

El plugin toma la decisión de trazar la conducción por un camino de zahorras pese a que la longitud de trazado es mayor. Esto es debido a que la obra en este tipo de vías será más económica al no tratarse de un camino asfaltado como ocurre con el camino superior. Si no se hubiera tenido en cuenta la dificultad o resistencia en el cálculo, es decir, que cada pixel tuviera un valor de resistencia 1 el resultado hubiera sido el siguiente:

 

Least Cost Path; en este ejemplo la opción elegida es las lindes de parcela
Least Cost Path; en este ejemplo la opción elegida es las lindes de parcela

En este caso, hubiera sido trazada por el linde de diversas parcelas agrícolas, con las dificultades que entraña el trabajo con maquinaria en este tipo de terrenos y el tiempo que puede llevar los permisos a obtener de cada propietario.

Por tanto, queda de manifiesto que disponer de unos datos objetivos de partida puede cambiar el resultado final del trazado y por tanto los costes derivados del mismo, de ahí la importancia de evaluar la zona previamente.

Este es un nuevo ejemplo de cómo los Sistemas de Información Geográfica nos ayudan en la tarea de tomar decisiones en la localización de los principales elementos de nuestros proyectos. Además, los tiempos de cálculo del plugin son prácticamente instantáneos por lo que es muy recomendable su uso tanto en el campo de la ingeniería del riego como en otros donde se deseen trazan elementos lineales en 2 o más localizaciones.

Repositorio de descarga del plugin: https://github.com/Gooong/LeastCostPath

César González Pavón es Doctor Ingeniero Agrónomo. Correo contacto: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.