Mapa de Calidad del Cielo en Andalucía
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Sevilla, 5 de noviembre de 2015
Mapa de Calidad del Cielo en Andalucía
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Mapa de calidad del cielo en Andalucía0. Antecedentes
1. Medidas experimentales
2. Capas geográficas de apoyo
3. Planteamiento del modelo
4. Modelo obtenido
5. Fortalezas y debilidades
6. Futuras líneas de actuación
Materiales y método
Resultados
Conclusiones
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0. AntecedentesObjetivos de la Medición de la calidad del cielo nocturno en Andalucía
• Obtener datos que CUALITATIVA Y CUANTITATIVAMENTE permitan:
• CONOCER la calidad del cielo a fecha de aprobación del Decreto357/2010 de 3 de agosto
• SEGUIR la evolución e incidencia de la aplicación progresiva de estanorma
• Elaborar un MAPA que permita predecir la calidad del cielo en un puntodeterminado sin necesidad de medir en el mismo
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1. Medidas experimentalesSky Quality Meter (SQM) • Instrumento para la medida de la calidad del cielo nocturno
• Valores en escala logarítmica de magnitudes por segundo de arco al cuadrado (MPSAS – de 16 a 22)
• Brillo homogéneo del cielo tomando muestras de un segundo de arco de lado en una región de x grados de arco (20 u 80 según el modelo)
• Convertible a otras escalas
Cielos altamentecontaminados lumínicamente
Cielosciertamente
oscuros
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1. Medidas experimentalesUbicación del SQM sobre un vehículo
Campaña Fechas Ámbito Tipo Puntos1 08/2011 – 01/2012 Andalucía Itinerario 18.0472 12/2013 – 06/2014 Andalucía Itinerario 11.7443 12/2014 – 01/2015 Doñana Itinerario 12.0914 12/2014 – 01/2015 Doñana Puntos fijos 625 12/2014 – 01/2015 Doñana Puntos fijos 5
Total 41.949
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1. Medidas experimentalesDispositivos de apoyo
Medidas puntuales para la calibración del dispositivo SQM
• Cámara CCD
• AstMon
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1. Medidas experimentalesAnálisis preliminar de los datos
Motivo de exclusión Número de observaciones Porcentaje
Datos totales 41.949 100,00%Medidas de campo erróneas 1.219 2,91%Medidas fuera de la ComunidadAutónoma 1.283 3,06%
Falta de información por errores de bordeen la rasterización de capas vectoriales 836 1,99%
Datos disponibles 38.611 92,04%
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1. Medidas experimentalesAnálisis preliminar de los datos
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2. Capas geográficas de apoyo
Intensidad lumínica (brillo)• Compuesto anual original 2013• Mejor relación con la magnitud medida• Imagen del promedio de la banda visible, en
nivel digital y sin ningún tipo de filtro. Losvalores van de 0-63
• Los valores no se corresponden de un año aotro
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2. Capas geográficas de apoyo
Brillo de vecindad• Derivada de la capa de brillo• Promedio ponderado del brillo en 30 km
alrededor de cada punto mediantefunciones kernel (decaimiento gaussiano)
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2. Capas geográficas de apoyo
Capa de altura del terreno• Resolución 20 m• Con variación temporal más limitada
Capa de pendientes• Resolución 20 m• Con variación temporal más limitada
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2. Capas geográficas de apoyo
Visibilidad• Derivada de la capa orográfica, refleja la
superficie que un observador puedealcanzar a ver libre de obstáculos
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2. Capas geográficas de apoyo
Distancia a núcleo urbano cercano• Alta relación física con capa de brillo• Requiere juicio de experto para valorar la
posible influencia de la distancia al núcleo
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2. Capas geográficas de apoyo
Usos de suelo• Variable categórica que requiere la elección
del número de categorías a utilizar(seleccionadas 16)
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3. Planteamiento del modeloMedidas de entrenamiento y test
Medidas en campo
80% Entrenamiento
20% Test
Se utilizan para obtener el modelo
Se utilizan para comprobar el modelo obtenidoDan una idea de los resultados que se obtendrían con futuras campañas en campo
---------- ---------- ---------- Selección aleatoria ---------- ---------- ----------
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3. Planteamiento del modeloRelación entre las variables disponibles
SQM
Brillo
sat
élite
Brillo
de
vecin
dad
Altu
ra
Pend
iente
= f ( )
Visib
ilidad
…
Dist
ancia
a n
úcleo
ur
bano
cer
cano
Medidas en campo |-------- ---------- ---------- ---------- -------- Capas de apoyo -------- ---------- ---------- ---------- ---------|
Puntos discretos Información disponible para toda Andalucía
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3. Planteamiento del modeloRelación entre las variables disponibles
División del problema por uso de suelo
• Se crean grupos más homogéneos
• El resultado final será la unión de todos los usos
SQM = a + b·BRI + c·VEC + d·ALT + e·PEN + f·VIS + g·DIS + RESIDUO
Se selecciona la relación lineal, tras haber probado otras funciones
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3. Planteamiento del modeloEsquema de cálculo
• Para cada uso de suelo:
• Unión del resultado para cada uso
• Calidad del cielo
= a + b · + c · + d ·
+ e · + f · + g ·
+
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4. Modelo obtenidoCoeficientes regresión
UsoCte BRI VEC ALT PEN VIS DIS
a b c d e f g
Urbano mixto 19,12934 -0,01574 0,0028 -0,00022 0,00007 -0,0001 0,00052IndustrialExtracción mineraInfraestructuras técnicas
19,68108 -0,08791 0,06383 -0,00051 0,00001 0,00009 0,00027
Infraestructuras de transporte 21,04383 -0,03694 -0,00355 -0,00025 -0,00001 0,00004 0,00002
Cultivos herbáceos 21,05367 -0,02705 -0,00403 -0,00013 0,00002 0,00004 -0,00004
Invernaderos 21,51897 0,00259 -0,0266 -0,00283 0 0,00007 -0,00022
Cultivos leñosos 20,69953 -0,01693 -0,00703 0,00014 0,00001 0,00005 0,00004
Combinaciones de cultivos y vegetación 20,63949 0,00764 -0,02877 0,00018 -0,00007 0,00008 0,00013
Pastizal 20,87927 -0,02124 -0,00786 -0,0002 0 0,00012 0,00003
Matorral 20,72548 -0,02979 0,00542 -0,00007 0,00003 0,00003 0,00007
Bosque 20,20911 -0,00813 0,00124 -0,00001 0,00001 -0,00007 0,00005
Matorrales con arbolado 21,03331 -0,02691 -0,00624 0,00001 -0,00004 -0,00004 0
Pastizales con abolado 20,92267 -0,05153 0,01737 -0,00008 0 -0,00001 0,00003
Zonas sin vegetación 20,9978 -0,03071 -0,0043 -0,00014 0,00002 -0,00003 0,00003
Zonas húmedas 20,85945 -0,00534 -0,02575 0,00002 0,00002 0,00004 0,00003
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4. Modelo obtenido
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4. Modelo obtenidoAnálisis de resultados
Estadístico Descripción Modelo Test Unid.
Pares completos de datos
Número total de pares de datos en los que se dispone de observación y modelo 30.826 7.712 Medicio-
nesFactor de
predicción con un factor de 2
Porcentaje de las predicciones que guardan una relación con la observación entre 0,5 y 2 100% 100% %
Error medio Promedio de la diferencia entre el modelo y la observación -0,008 0,005 magnitud/arcseg2
Error absoluto medio
Promedio de la diferencia en valor absoluto entre el modelo y la observación 0,483 0,489 magnitud
/arcseg2
Error relativo Suma de las diferencias entre modelo y observación normalizada por el valor medio de la observación -0,04% 0,02% %
Error absoluto relativo
Suma de los valores absolutos de las diferencias entre modelo y observación normalizada por el valor medio de la observación 2,36% 2,38% %
Error cuadrático medio
Raíz cuadrada del promedio de las diferencias al cuadrado entre modelo y observación 0,750 0,764 magnitud
/arcseg2Coeficiente de
correlación Índice de correlación entre modelo y observación 0,656 0,645 -
Coeficiente de eficacia
Mejora del modelo con respecto a la predicción en base al valor medio de la observación 34,90% 33,78% %
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4. Modelo obtenidoAnálisis de resultados
Modelo Test
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4. Modelo obtenidoExplotación de resultados
<- Peores municipios
Mejores municipios ->
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5. Fortalezas y DebilidadesFortalezas
• Extrapolación de medidas reales> ahorro del coste que supondríaampliar físicamente las medidasrealizadas
• Procedimiento de bajo coste quepermite su reproducibilidad enaños venideros, así como análisisde evolución
• Susceptible a mejoras en base anuevas capas de informacióndisponibles
Debilidades
• Asunción de determinadashipótesis simplificatorias
• Información no coetánea por faltade disponibilidad
— Medidas realizadas endiferentes años
— Año de actualización de lascapas de información
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6. Futuras líneas de actuación• Introducción de nuevas capas de apoyo, con el objetivo de reducir aún
más los residuos encontrados
• Análisis de los residuos para determinar explicaciones decomportamiento
• Descomposición estacional y horaria de los valores encontrados
• Contraste con mapas de calidad del cielo de otros grupos deinvestigación
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