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ShadeMotion 4.0. La simulación de los patrones espaciales y temporales de la sombra en un terreno arbolado

Eduardo Somarriba, Randall Zamora, José Barrantes, Matthías Malek,

Eduardo Vargas, Rolando Cerda y Francisco Quesada

ShadeMotion 4.0 es una aplicación de software que calcula la cantidad de horas de sombra que se acumulan en cada “punto” (celda) de una parcela con árboles, durante períodos de tiempo de cualquier duración y en cualquier lugar de la Tierra. Este tutorial se descarga desde www.ShadeMotion.net.

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CONTENIDO

Prefacio Agradecimientos Introducción ShadeMotion 4.0: una visión dinámica de las fincas. Modalidad estática y modalidad dinámica. Modalidad estática. Modalidad dinámica. Los elementos de una simulación. Capítulo 1: Interfaz y manejo básico 1 La interfaz o ventana principal de ShadeMotion 4.0. La parcela donde se plantan los árboles Las ventanas de la interfaz

Ventana Propiedades de los Árboles Ventana Propiedades Globales.

Ventana Terreno. La Barra de Menús, la Barra de Herramientas y la Barra de Estado. Ejemplo 1: Primer mapa de sombras. Comentarios y explicaciones adicionales. Cómo limpiar la parcela de árboles y de sombras. Ejemplo 2: Parcela con varios tipos de árboles. La densidad máxima de una copa y su variación mensual. Variación mensual del follaje. Cómo usar el teclado para plantar o eliminar árboles. Capítulo 2: Interfaz y manejo básico 1 Parcelas en terrenos con pendiente. El ángulo de inclinación del terreno. El ángulo de orientación de la pendiente. Elección del origen de coordenadas y de la orientación de los ejes coordenados. Abrir varias simulaciones o duplicar una simulación. Ejemplo 3: Mapa de sombras en una parcela con pendiente. Ingreso de las posiciones de los árboles por medio de GPS. Marcas: significado y usos. Ejemplo 4: Comprobando el efecto de las marcas. Demarcación de la zona de muestreo. Capítulo 3: Simulaciones dinámicas La tabla de crecimiento. Dos formas de correr una simulación dinámica: sin interrupciones o paso a paso.

Sin interrupciones. Paso a paso.

Los intervalos. Ejemplo 5: Cortar y plantar árboles durante una simulación dinámica. Especies que se podan periódicamente. Ejemplo 6: Montaje de la simulación de una finca de café con tres especies de sombra, una de las cuales se poda periódicamente. Definición de nuevas especies desde la pantalla. Importación de especies y árboles desde archivos externos.

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Capítulo 4: Reportes Los reportes de salida de una simulación. Archivos crudos de sombra. Con traslapes no acumulativo. Con traslapes acumulativo. Sin traslapes acumulativo. Archivo de datos sintéticos “index.html”. El formato propio de ShadeMotion 4.0 “.sm” para guardar simulaciones. Capítulo 5: Temas adicionales

A. Centrado de un conjunto de árboles en la parcela. B. Filtros para los mapas de sombra. C. Vista 3D de las parcelas, los árboles y las sombras sobre el terreno. D. Cómo observar la trayectoria de una sombra durante un día. E. Consideraciones finales.

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Prefacio En 1986 un grupo de investigadores agroforestales discutimos sobre la utilización de diseños de espaciamientos sistemáticos en la investigación del efecto de la densidad de plantación de café (Coffea arabica), poró (Erythrina poeppigiana) y laurel (Cordia alliodora) sobre el rendimiento agroforestal de estos sistemas de producción. Los diseños de espaciamientos sistemáticos habían sido diseñados para investigar la relación entre densidad de plantación y el rendimiento de policultivos de especies anuales que no diferían grandemente en tamaño. Por ejemplo, en un policultivo de maíz (Zea mays) y frijol (Phaseolus vulgaris), las plantas de maíz alcanzan 1.5 m de altura mientras que las de frijol alcanzan 0.5 m, y por lo tanto, la densidad de plantación indicada por el diseño sistemático de espaciamiento refleja la densidad que experimentan los cultivos en cada punto del terreno. A diferencia de los policultivos con especies herbáceas anuales, en un sistema agroforestal café-poró-laurel en Turrialba, Costa Rica, las plantas de café miden 2 m de altura, los árboles de poró miden 6 m de altura y los de laurel alcanzan 25 m de altura, y por lo tanto, es posible esperar que la densidad indicada por el diseño experimental no refleje la densidad que experimentan las plantas en el terreno. Por ejemplo, en términos de radiación solar, cada planta de café recibe sombra de los árboles situados en un “vecindario” que se extiende muchos metros más allá del punto del terreno donde está plantada cada planta de café. Para usar un diseño sistemático de espaciamiento en la investigación agroforestal era necesario ajustar la densidad indicada por el diseño según las condiciones del “vecindario arbóreo” que proyectaba sombra sobre cada punto del terreno. Se necesitaba medir la cantidad de sombra que proyectaban los árboles vecinos sobre cada punto en el terreno. Se necesitaba ShadeMotion. Se pueden identificar tres grandes hitos en el desarrollo de ShadeMotion. En 1987 publicamos la primera versión de lo que luego sería ShadeMotion: lo llamamos: modelo para la simulación de patrones de sombra de árboles (CATIE, Turrialba, Costa Rica, Serie Técnica Informe Técnico 118). Esta primera versión contiene todo el desarrollo matemático requerido para simular los patrones de sombra (esta base matemática sigue siendo la misma para la versión actual de ShadeMotion) y el código del programa, escrito en lenguaje BASIC que hacía simulaciones en forma “batch” en computadoras personales tipo AT. El programa tuvo una distribución y uso limitados; en esos años no existía internet y las velocidades de cálculo y de almacenamiento de los discos duros eran muy limitados. Por un período de 10 años solo una pequeña comunidad de usuarios utilizó este modelo de simulación. En el 2007 decidimos “resucitar” el modelo de simulación de patrones de sombra en vista de la gran velocidad de cálculo y enorme capacidad de almacenamiento de los discos duros de las nuevas computadoras personales, y especialmente, por la existencia del internet (que facilitaría el acceso de muchos usuarios al software) y por las nuevas interfaces gráficas que permitirían la utilización interactiva (en lugar de “batch”) del programa. A esta nueva versión del modelo de simulación de patrones de sombra la llamamos ShadeMotion. Las primeras tres versiones de ShadeMotion incorporaron numerosas mejoras sobre la versión original, que facilitaron a los usuarios la entrada de los datos (por ejemplo, usando coordenadas geográficas tomadas con GPS de alta precisión para ubicar la posición de los árboles sobre el terreno) y obtener resultados que resumen los mapas de sombra. Sin embargo, las primeras tres versiones no permitían cambios en la población y dimensiones de los árboles, ni contaban con una buena interfaz 3-D para visualizar los árboles en la parcela y la sombra que se proyecta sobre el terreno. La versión ShadeMotion 4.0 permitió paliar esas limitaciones de las primeras tres versiones del software. Esta nueva versión permite simular todo el ciclo de vida de una plantación agroforestal (incluyendo cambios en las poblaciones y dimensiones de los árboles debido al

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crecimiento natural o al manejo de podas), cuenta con un buen módulo de visualización 3-D y ofrece nuevos resultados y resúmenes de los datos de sombra. ShadeMotion 4.0 no es la última versión; aún se puede mejorar mucho. En el futuro cercano habrá una versión 5, con una interfaz más amigable para el usuario que podrá utilizarse en Windows, Apple o Linux, y que tendrá nuevas facilidades de interés para los investigadores. Por ejemplo, un módulo para estimar índices estadísticos de distribución espacial tri-dimensional de los árboles en la parcela. Agradecimientos El desarrollo de ShadeMotion ha contado con el patrocinio de varios proyectos e instituciones,

incluyendo: el Proyecto Agroforestal CATIE-UNU (Universidad de Naciones Unidas), la Escuela

de Matemáticas de la Universidad de Costa Rica, los Proyectos Cacao Centroamérica y Pasturas

degradadas del Mesoamerican Agroenviromental Program (MAP) del CATIE-Gobierno de

Noruega, el Projecto ECLEDS-II financiado por USAID-USDA y el CGIAR Research Program on

Forests, Trees and Agroforestry (FTA), which is supported by CGIAR Fund Donors:

cgiar.org/funders/.

Introducción Los fisiólogos vegetales han desarrollado modelos muy completos sobre la cantidad de radiación que reciben las plantas, basándose en la estructura morfológica de las plantas. ShadeMotion 4.0 enfoca el problema desde un punto de vista diferente y trata con la sombra que proyectan las plantas cuando bloquean los rayos solares, basándose en consideraciones de tipo puramente geométrico. La versión 4.0 de ShadeMotion considera las siguientes opciones:

El terreno puede estar ubicado en cualquier latitud geográfica.

El terreno puede ser plano o inclinado con cualquier grado de pendiente.

La pendiente puede estar orientada en cualquier dirección.

Se puede plantar cualquier cantidad de árboles en cualesquiera posiciones sobre el terreno.

Cada árbol puede tener sus propias características en cuanto a forma y tamaño de la copa y grosor y altura del tronco. La forma de la copa está limitada a un repertorio de figuras geométricas básicas (esferas, elipsoides, semi-elipsoides, conos, conos invertidos, cilindros y sombrillas).

Cada copa puede tener su propio grado de opacidad, lo mismo que su propia pauta de variación mensual de dicha opacidad debida a la caída y reconstrucción del follaje.

Cada especie puede tener su propio patrón de crecimiento de grosor del tronco y altura del árbol, diámetro y altura de la copa.

Las copas de los árboles pueden podarse, lo que implica que el usuario debe indicar el patrón temporal de crecimiento de las copas entre podas sucesivas.

Se puede plantar o eliminar árboles durante el rango de duración de la simulación.

Se ofrecen diferentes posibles vistas tridimensionales de los árboles en la parcela.

Se obtienen resultados gráficos en forma de mapas de sombra en el terreno, además de archivos que consignan la cantidad de sombra en cada celda y un archivo adicional con resúmenes estadísticos de la sombra proyectada sobre las celdas.

ShadeMotion 4.0: una visión dinámica de las fincas.

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Las versiones anteriores de ShadeMotion eran “estáticas”, es decir, los árboles no cambiaban de tamaño ni variaban sus poblaciones durante la simulación, por lo que no tenía mucho sentido correr simulaciones cuya duración superara un año de duración. En ShadeMotion 4.0 las simulaciones son “dinámicas”, es decir, las poblaciones y tamaños de los árboles pueden cambiar durante el rango de duración de la simulación, el cuál ahora puede ser de varios años. Esto se manifiesta de la siguiente forma:

Se debe especificar una tabla de crecimiento para cada árbol plantado.

Se debe especificar la contracción y expansión de las copas en los ciclos de poda de aquellas especies que se podan regularmente.

Es posible plantar o eliminar árboles individuales durante el rango de duración de la simulación.

La versión 4.0 permite por primera vez incluir información sobre el diámetro del tronco de los árboles (DAP, diámetro a la altura del pecho), con el fin de ayudar al usuario a definir cuándo cortar un árbol y a calcular el área basal de los árboles en la parcela, una medida de densidad de la población arbórea muy utilizada en la investigación forestal. Sin embargo, igual que en las versiones anteriores de ShadeMotion 4.0, los troncos se tratan como si fueran transparentes y no proyectan sombra.

Modalidad estática y modalidad dinámica. Modalidad estática. Esta es una modalidad en la cual no se toma en cuenta el crecimiento de las copas (por cambios en la edad de la planta ni por podas) ni de los troncos de los árboles, cuyas medidas no cambian. Además, no es posible plantar o eliminar árboles durante el rango de duración de la simulación, la cual idealmente no debería durar más de un año. Sólo se ofrece la opción de tomar en cuenta las variaciones mensuales en la densidad del follaje durante el año (caducifolia). Modalidad dinámica. En esta modalidad se toma en cuenta el crecimiento de las copas y del tronco de cada especie, así como la expansión y contracción cíclica de las copas de los árboles que se podan regularmente También es posible introducir o eliminar árboles durante el rango de duración de la simulación. La modalidad dinámica es especialmente útil cuando se desea simular la conducta de la sombra en una finca a lo largo de varios años, por ejemplo, durante todo el ciclo de vida de una plantación de café o de cacao con sombra arbórea. Se selecciona entre las opciones de modalidad estática o dinámica haciendo clic en el botón

situado en la Barra de Herramientas. Este botón se encuentra, por defecto, en la modalidad estática.

Los elementos de una simulación. Construir una simulación en ShadeMotion 4.0 se puede resumir en los siguientes pasos:

Escoger entre las opciones de simulación estática o dinámica.

Ingresar los datos: Datos sobre los árboles. En modalidad dinámica: llenar las tablas de crecimiento de los árboles y de ciclos de poda (caso de haberlos). Datos geográfico-temporales: latitud, pendiente y orientación de la parcela, fecha de inicio y de finalización de la simulación y rango diario de exposición al sol. La posición del sol a lo largo del día se ajusta cada hora. Datos sobre frecuencia deseada de los reportes de sombra.

Una vez introducidos estos datos en el programa ShadeMotion 4.0, se puede:

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“Correr” la simulación.

Consultar los reportes o enviarlos a archivos externos.

Exportar datos de la sombra recibida por cada celda del terreno a un archivo que luego puede analizarse con programas de manejo de datos como R o SAS, entre otras aplicaciones.

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Capítulo 1: Interfaz y manejo básico 1 La interfaz o ventana principal. Antes de proceder con los primeros ejemplos, es muy importante familiarizarse con la interfaz o ventana principal de ShadeMotion 4.0. Afortunadamente la interfaz de ShadeMotion 4.0 - el objeto con el cual los usuarios deben interactuar- es sencilla y los elementos que la componen son, en gran medida, auto-explicativos. Para la mayoría de los elementos que hay en la ventana, al colocar el puntero del ratón sobre un elemento, emerge un rótulo explicativo sobre su función. Es en la interfaz donde se encuentran los menús, botones y ventanas a través de los cuales los usuarios ingresan los datos, corren una simulación y obtienen los resultados. Cuando abrimos ShadeMotion 4.0 lo primero que aparece ante nuestros ojos es la ventana principal o interfaz, la cual tiene el aspecto que se muestra en la figura: Barra de Herramientas Barra de Menús Ventana Propiedades de los Árboles Ventana de Propiedades Globales

Bitácora Parcela Ventana Terreno Barra de estado

La parcela donde se plantan los árboles. En la interfaz de ShadeMotion 4.0 el elemento que más llama la atención es el cuadrado central o cuadriculado marrón-naranja, que representa la parcela o terreno en donde se “plantan” los árboles y donde se proyectan las sombras. Por defecto la parcela consiste en un cuadriculado de 100 x 100 unidades de longitud (abreviado u.l.), el cual contiene 100 x 100 = 10 000 celdas de dimensiones 1 x 1 u.l. Debido a la naturaleza puramente geométrica de la proyección de las sombras, el valor de las unidades de longitud u.l. puede ser fijado arbitrariamente por los usuarios. Es decir, 1 unidad de longitud puede significar 1 metro, 1 vara, 1.5 m. o cualquier otra unidad, sujeto a la siguiente condición: se debe emplear

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la misma unidad de longitud para expresar también las medidas de los árboles (copa y tronco), con la excepción del DAP, el cual se mide en centímetros. En los ejemplos de este tutorial emplearemos 1 metro como unidad de longitud. Otros tamaños de parcela diferentes a 100 x 100 son posibles, como se explicará más adelante. Cada celda ocupa una posición determinada por su punto central, el cual se expresa por medio de un par de coordenadas cartesianas (x, y). El origen de este sistema de coordenadas se ubica siempre en la esquina inferior izquierda de la parcela, con el semieje X positivo a lo largo del borde inferior de la parcela, apuntando hacia la derecha y el semieje positivo Y a lo largo del borde izquierdo, apuntando hacia arriba. Este criterio asigna coordenadas (x, y) positivas a todos los árboles que se planten en la parcela. Si usted pasa el puntero del ratón por el interior de la parcela sin hacer clic, verá cómo las coordenadas de las celdas por donde pasa el puntero se muestran en la Ventana de Estado, la ventana alargada que ocupa la parte inferior de la interfaz. Si accidentalmente –o porque no pudo contener la curiosidad- hizo clic sobre el terreno, habrá notado que la celda sobre la que se encontraba el puntero se tornó de color verde, indicando que usted plantó un árbol en esa celda. Por el momento eso no tiene importancia, pero si desea limpiar la parcela de árboles y

recuperarlo a su estado original, puede limpiar el terreno con el ícono en forma de brocha en la parte superior de la interfaz.

Las ventanas de la interfaz. La interfaz de ShadeMotion 4.0 posee algunas ventanas fijas y otras que son emergentes. Las ventanas cumplen dos propósitos básicos que toda simulación requiere:

1) Introducir datos sobre los árboles, la ubicación geográfica (Latitud) de la parcela sobre la superficie de la Tierra y los rangos diarios y horarios de la simulación del movimiento solar.

2) Mostrar los resultados de la simulación. Ventana “Propiedades de los Árboles”: En esta ventana se ingresan los datos que caracterizan a las especies que se desea plantar en el terreno, así como a los individuos de dichas especies. La función de los elementos que contiene esta ventana se explicará más adelante. Ventana “Propiedades Globales”: En esta ventana se ingresan los datos de ubicación geográfica de la parcela en la Tierra y del rango de duración de la simulación, período en el cual se simulará la posición del Sol, por ejemplo:

Latitud geográfica: La latitud se ingresa en grados, minutos y segundos, con valores

positivos para la latitud Norte y negativos para la latitud Sur.

Fecha inicial y final: Estas fechas determinan el rango de duración de cada simulación.

Hora inicial y final: Determinan el número de horas de cada día durante las cuales

ShadeMotion 4.0 hará el cálculo de las sombras. ShadeMotion 4.0 “mueve” el Sol a

intervalos de 1 hora.

Otras secciones de esta ventana permiten ingresar datos sobre la pendiente, caso de ser una parcela inclinada. El significado preciso de estos y otros datos de esta ventana, se explicará más adelante.

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Ventana “Terreno”. Esta ventana, la cual se encuentra debajo de la ventana “Propiedades

Globales”, muestra información sobre el número de árboles, así como algunos datos sobre la

sombra.

La Barra de Menús, la Barra de Herramientas y la Barra de Estado. En la parte superior de la interfaz se pueden reconocer tres barras. La barra superior, la Barra de Menús, es algo muy común en la mayoría de las aplicaciones de software. Las barras segunda y tercera las llamaremos Barras de Herramientas. En estas barras encontramos íconos y ventanas alargadas desplegables. Si se coloca el puntero del ratón sobre cualquiera de estos elementos, se despliega un nombre e información que explica su función. Mediante ejemplos iremos presentando y explicando la función de los elementos de estas barras conforme la situación lo requiere. En la parte inferior de la Interfaz se encuentra la Barra de Estado, en la cual se muestra información sobre el valor de la sombra en la celda donde se encuentra el puntero y el número de días del rango de duración de la simulación, el número de árboles plantados y el tiempo que le tomó al computador correr la simulación. En los primeros ejemplos introduciremos los datos de los árboles usando el teclado y el ratón. Más adelante veremos cómo cargar estos datos desde un archivo externo.

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Ejemplo 1: Primer mapa de sombras.

Para montar la simulación realice las siguientes acciones:

1. Abra el programa ShadeMotion 4.0. Cada vez que el programa se inicia, se encuentra en el estado Plantar, listo para que el usuario plante árboles con un clic del ratón en cualquier celda de la parcela. Se sabe que el programa se encuentra en el estado

“Plantar” cuando el ícono en forma de arbolito de la “Barra de Herramientas” se encuentra resaltado. Asegúrese que el programa se encuentra en el estado “Plantar” y de no ser así haga clic sobre el ícono del arbolito para activarlo.

2. En la ventana “Propiedades de los Árboles”, ubicada a la izquierda del terreno se ingresan las medidas del siguiente árbol que se va a plantar. Para facilitar el ejemplo, no cambie los valores por defecto que se encuentran en esta ventana (todos los árboles a plantar tendrán las mismas dimensiones y otras características).

3. Para plantar un árbol, lleve el puntero del ratón a la celda del terreno donde desea plantarlo y haga clic con el botón izquierdo (en lo sucesivo y a menos que se indique lo contrario “hacer clic” significa siempre hacerlo con el botón izquierdo). Verá cómo la celda se torna de color verde, indicando que ahora hay un árbol plantado en ella. Plante dos hileras cercanas de 6 árboles cada una, en una configuración parecida a la que se muestran en la figura:

1. Seguidamente en la sección Propiedades Globales, situada a la derecha del terreno,

En este ejemplo:

1. Correremos ShadeMotion 4.0 en forma estática (el estado por defecto).

2. Plantaremos 6 árboles sobre el terreno sin cambiar los valores por defecto de la

ventana “Propiedades de los Árboles”.

3. Fijaremos el rango de duración de la simulación en un mes (del 1 al 31 de enero)

en un terreno plano horizontal ubicado en el ecuador terrestre (es decir, a cero

grados de latitud).

4. Examinaremos el mapa de sombra que proyectan los árboles durante ese tiempo.

5. Explicaremos cómo se interpretan los datos que genera la simulación.

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seleccione la fecha y hora inicial y final para determinar el rango de duración de la simulación. Se puede ajustar la fecha y hora inicial y final activando primero los respectivos campos con el ratón y luego usando el teclado numérico o las flechas de movimiento del cursor. También se puede seleccionar las fechas en el calendario que se abre al pulsar la pestaña en el extremo derecho del campo de fechas. Escoja los valores que se muestran en la ventana de la figura: fecha inicial 1 de enero de 2017, fecha final 31 de enero de 2017, hora inicial 7 (7 a.m.), hora final 17 (5 p.m.).

2. No cambie los restantes valores de la ventana Propiedades Globales, cuyos significados

se explicarán más adelante.

3. Haga clic sobre el ícono “Correr” , para que el programa inicie el cálculo de las sombras. Después de algunos segundos, sobre el terreno aparecerá un mapa de sombras similar al de la figura.

4. Observe cómo al posicionar el puntero del ratón sobre una celda cualquiera del terreno, en la Ventana de Estado, en la parte inferior de la interfaz, aparecen las coordenadas de la celda, así como el total de horas de sombra recibidas por ésta durante los 31 días de la simulación. Note también cómo en la ventana Terreno, situada a la derecha, debajo de la ventana Propiedades Globales, aparece la cantidad de sombra que hay en la celda, expresada en forma porcentual. Seguidamente explicaremos el significado de estos datos.

Comentarios y explicaciones adicionales. En este primer ejemplo hemos dejado muchos de los datos en los campos que se encuentran en las secciones de la interfaz en sus valores por defecto. La mayoría de estos datos no requieren explicación pues sus nombres son auto-explicativos. De cualquier manera, los iremos

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presentando en los ejemplos. En ShadeMotion 4.0 la posición de las sombras se recalcula cada hora. Cada celda almacena la cantidad de horas de sombra que ha recibido durante el total de horas del rango de duración de la simulación. Las celdas más oscuras son las que han recibido mayor cantidad de sombra. El total de horas de la simulación se calcula multiplicando el número de días del rango de duración por el número de horas diarias de exposición. En el ejemplo anterior, la simulación tuvo una duración de 31 días y para cada día se calcularon las sombras durante 11 horas (de 7 am a 5 pm) lo que arroja un total de 32 x 11 = 341 horas. ShadeMotion 4.0 calcula sombras incluyendo el primero y el último día de la simulación y lo mismo para las horas diarias y por eso ambos deben contarse. Esto explica por qué el rango de días es 31 días y el de horas es 11 horas. En esta ventana también aparecen las coordenadas de la celda y el número de días del rango de duración de la simulación. Explicamos a continuación el significado de los datos que se muestran en la ventana Terreno, a la derecha de la parcela. Además del número de árboles tenemos los siguientes campos: Área sombreada: Es igual al área del mapa de sombras dentro de la parcela. En el caso en que cada celda representara un área de 1 metro cuadrado, el área de cobertura de sombra se obtiene en metros cuadrados contando el número de celdas donde hay sombra (sin importar cuántas horas). Cobertura de copa: Es el número de celdas que cubre la proyección vertical de las copas sobre el terreno. Esto equivaldría al área sombreada (medida en términos de celdas) que proyectarían las copas sobre un plano horizontal si las copas fueran completamente opacas, y si el Sol se encontrara en el zenit y sus rayos incidieran verticalmente sobre las copas. % de sombra (porcentaje de sombra): Es la cantidad de horas de sombra recibidas por cada celda, expresada porcentualmente con respecto al total de horas del rango de duración de la simulación. En el ejemplo anterior el número de días de la simulación fue de 341 horas, que representa el 100%. Si, por ejemplo, una celda hubiese recibido 20 hora de sombra en ese período, le correspondería un porcentaje de (20/341) x 100 = 5.86%. Totales de sombra con traslapes y sin traslapes. En un instante de la simulación, una celda puede

recibir sombra de la copa de un solo árbol o de varios árboles simultáneamente. En el segundo

caso se dice que sobre la celda existe “traslape” de las sombras. ShadeMotion 4.0 genera dos

resultados sobre la distribución de la sombra en la parcela, según se tome en cuenta o no los

traslapes. Por defecto los resultados que se muestran en las celdas corresponden a la opción

con traslapes. Se pueden consultar los valores sin traslapes de todas las celdas haciendo clic

sobre el botón “traslapar” ubicado en la Barra de Herramientas. La palabra “Sí” sobre este botón

indica que la opción vigente es la opción con traslapes. Haciendo clic sobre este botón, se alterna

entre las opciones con y sin traslapes. Si se desea comparar valores con y sin traslapes en una

celda determinada, deje el ratón inmóvil sobre la celda que desea consultar y pulse

simultáneamente las teclas <Ctrl> <T>. Esta combinación alterna entre ambos estados.

Cómo limpiar la parcela de árboles y de sombras. Para limpiar completamente el terreno de árboles y sombras, haga clic sobre el ícono “Limpiar

Terreno” en forma de escobilla ubicado en la Barra de Herramientas. Si solamente desea

eliminar las sombras, haga clic sobre el ícono “Borrar Sombras” en forma de Sol.

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Ejemplo 2: Parcela con varios tipos de árboles.

La ventana “Propiedades de los Árboles”, a la izquierda del cuadriculado de la parcela, es el lugar donde se deben ingresar los valores del siguiente árbol que el usuario desea plantar. Dentro de esta ventana, en el campo llamado “Especie” se puede ingresar un nombre que identifique la especie a la que pertenece el árbol. Esto permite agrupar los árboles en clases diferentes y eventualmente examinar las contribuciones de la sombra por especie. Acciones para el montaje de la simulación: 1. Plante algunos árboles en la parcela, asignándoles valores distintos a los valores por defecto que muestra la ventana. Cada vez que se planta un árbol, el sistema le asigna una ventana llamada “Propiedades Árbol” la cual tiene los datos asignados al árbol. Esta ventana se encuentra oculta, pero se puede abrir posando el puntero del ratón sobre el árbol y haciendo clic con el botón derecho. Abrir la ventana permite consultar o modificar los datos del árbol o incluso eliminarlo. Dentro de la ventana hay un campo donde se consigna el

número que el sistema le asigna al árbol. Los árboles se numeran consecutivamente a partir del número 1 a medida que se van plantando.

2. Lleve el puntero del ratón a la celda donde se encuentra un árbol y abra su ventana Propiedades Árbol. 3. Cambie alguno de los valores del árbol. Observe que en el momento en que se cambia algún valor, se habilita el botón “Aceptar”, ubicado en la parte inferior de la ventana. Si usted hace clic sobre este botón los nuevos valores son aceptados y la ventana se cierra. 4. Vuelva a seleccionar un árbol y abra su ventana Propiedades Árbol. Observe que, en la parte inferior de la ventana, a la izquierda del botón Aceptar, hay un botón llamado “Eliminar”. Si se hace clic sobre este botón el árbol es eliminado del terreno. 5. Existe una manera alternativa de eliminar un árbol sin tener que abrir la ventana Propiedades Árbol. La usaremos para eliminar un segundo árbol. Haga clic sobre el ícono en forma de

En este ejemplo:

1. Se mantiene la modalidad de simulación estática (modalidad por defecto).

2. Se ingresan los datos de las dimensiones de la copa y del tronco de los árboles

antes de plantarlos.

3. Se muestra cómo eliminar árboles individuales.

4. Se guarda la simulación.

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borrador en la segunda fila de la Barra de Herramientas. El puntero del ratón adopta la nueva forma de un cuadrito hueco. ShadeMotion 4.0 ha salido del estado Plantar y se encuentra ahora en el estado Borrar.

6. Lleve este cuadrito al interior de la parcela, colóquelo sobre el árbol que desea eliminar y haga clic para eliminar el árbol.

7. Para recuperar la forma del puntero y ponerlo de nuevo en el estado Plantar, haga clic sobre el ícono Plantar en forma de arbolito.

La densidad máxima de una copa y su variación mensual. La densidad del follaje de una copa juega un papel muy importante en la cantidad de sombra que el árbol proyecta y representa el grado de opacidad que ofrece la copa a los rayos solares. La densidad de la copa puede variar mucho de una especie arbórea a otra, pero también es frecuente que varíe durante ciertos meses del año (pérdida y regeneración del follaje, fenómeno conocido como caducifolia). En ShadeMotion 4.0 la densidad de follaje se modela tomando en cuenta ambos factores:

La densidad máxima que alcanza la copa durante el año. Este valor se toma como referencia y se fija con el deslizador “Densidad de Copa” de la ventana “Propiedades de los Árboles”. La densidad de copa toma valores entre 0 y 1, donde 1 denota copas completamente opacas al paso de los rayos solares, es decir, copas que bloquean el 100% de los rayos solares que inciden sobre ellas. Un valor de densidad de copa de 0.5 indica que un 50% de los rayos solares es bloqueado por la copa.

Si el árbol experimenta variaciones de follaje durante los meses del año, estas variaciones se expresan como porcentajes respecto a la densidad máxima de referencia y se introducen en el panel Variación de Follaje, como se explica seguidamente.

Las variaciones mensuales de la densidad de la copa se describen ingresando los porcentajes mensuales en el panel “Variación de Follaje” en la ventana “Propiedades de los Árboles”.

Variación mensual del follaje. Se pueden ingresar los porcentajes mensuales de la densidad máxima de un árbol haciendo clic sobre el botón Variación de Follaje, dentro de la ventana “Propiedades de los Árboles”. Esta acción despliega un panel con doce manijas deslizantes -una para cada mes del año- las cuales se deben colocar en el porcentaje mensual correspondiente.

Ejemplo de especie cuyo follaje es máximo entre mayo y agosto.

Por defecto todas las manijas se encuentran en el valor de 100%, lo cual asigna el valor de la densidad máxima a todos los meses del año. A modo de ejemplo, supongamos que el valor ingresado en el campo Densidad de Copa de un árbol es de 80%. Esto significa que la copa

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alcanza un valor máximo de opacidad de 80% (bloquea el 80% de la luz que incide sobre ella). Si en el panel “Variación de Follaje”, la manija correspondiente al mes de enero fuera de 50%, ello significa que durante el mes de enero el porcentaje de follaje del árbol sería el 50% de la densidad máxima, es decir 50% del 80%, lo cual equivaldría a 0.5 x 0.8 = 0.4 o bien al 40% de opacidad: la copa bloquea el 40% de los rayos y deja pasar el 60% restante durante el mes de enero. Si todas las manijas se encontraran en el valor 100%, la densidad de follaje durante todo el año coincidiría con la densidad máxima del 80% ingresado en el deslizador Densidad de Copa.

Sombra de dos copas de idéntica forma y tamaño con densidad de copa (opacidad) de 100% y 70%, respectivamente.

Cuando la densidad de la copa no es del 100%, ShadeMotion 4.0 genera “agujeros de luz” en forma aleatoria en el interior de la sombra para cada instante de la simulación, como lo muestra la figura anterior. A menor densidad de copa mayor cantidad de agujeros de luz.

Cómo usar el teclado para plantar o eliminar árboles.

Punto amarillo Franja blanca de activación del punto amarillo.

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Existe una manera muy ágil para ubicar con precisión las celdas de la parcela a fin de plantar, eliminar o modificar los datos de un árbol. Se trata de una celda móvil de color amarillo a la cual llamaremos “el punto amarillo”, el cual podemos dirigir por el cuadriculado de la parcela empleando las cuatro teclas de movimiento del cursor (cuatro flechas con las direcciones: arriba, abajo, derecha e izquierda). Para activar el punto amarillo, se debe hacer clic izquierdo sobre la franja blanca al lado del cuadriculado e inmediatamente moverlo con las teclas de movimiento del cursor. Se puede usar el punto amarillo para plantar o eliminar árboles, así como para abrir la ventana Propiedades Árbol de cualquier árbol.

Haga clic sobre la franja blanca al lado del cuadriculado de la parcela para activar el punto amarillo.

Comience a usar las teclas de movimiento del cursor y observe como el punto amarillo se desplaza por el terreno.

Dirija el punto amarillo a una celda cualquiera y haga clic izquierdo o bien oprima la tecla <Enter> para plantar un árbol en la celda.

Lleve el punto amarillo a cualquiera de los árboles plantados y haga clic derecho sobre el árbol para abrir la ventana Propiedades Árbol. Ahora podría usted eliminar el árbol o cambiar alguno de sus datos.

Una manera más rápida de eliminar un árbol es colocando el punto amarillo sobre el árbol y oprimiendo simultáneamente la combinación de teclas Control-K.

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Capítulo 2: Interfaz y manejo básico 2. Parcelas en terrenos con pendiente. La posición que ocupan las sombras de las copas en una parcela inclinada depende no sólo del ángulo de inclinación de la pendiente sino también de la dirección en que la pendiente está orientada, o como es costumbre decir, la dirección hacia donde “mira” la pendiente. Para una misma distribución de árboles, el mapa de sombras no es el mismo en una parcela con una pendiente orientada al Norte que si la pendiente está orientada hacia el Este. Debido a esto, la simulación de las sombras en parcelas inclinadas requiere que a ShadeMotion 4.0 se le suministre información correcta sobre: 1) el ángulo de inclinación del terreno (en grados) y 2) el ángulo de orientación de la pendiente o azimut de la pendiente (también en grados). El ángulo de inclinación del terreno: Es el ángulo que se forma entre una línea de máxima pendiente y su proyección sobre un plano horizontal (ver figura). Se puede usar un clinómetro para medir el ángulo de inclinación del terreno o utilizar una cuerda y un nivel.

En la figura anterior las líneas AC o DF son ejemplos de líneas donde la pendiente es máxima, a diferencia de las líneas “inclinadas” respecto a ésta como, por ejemplo, si trazáramos una línea que uniera los puntos A y F, cuya pendiente sería menor. En este tutorial usaremos la palabra “pendiente” como sinónimo de” pendiente máxima”, es decir, para referirnos al ángulo (en grados) que forma una línea de pendiente máxima con el plano horizontal. Antes de presentar el ángulo de orientación de la pendiente, queremos dejar claro cómo se miden los ángulos azimutales. En ShadeMotion el usuario debe conocer y aportar al programa, dos ángulos azimutales: el ángulo de orientación de la pendiente y el ángulo de orientación del semieje Y positivo (para terrenos planos horizontales), del cual nos ocuparemos seguidamente.

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E Los ángulos azimutales se miden en sentido horario a partir del Norte. La figura muestra un azimut ubicado en el tercer cuadrante (apuntando en dirección Sur-Oeste). El ángulo de orientación de la pendiente. En términos prácticos se puede definir este ángulo como la dirección cardinal hacia la cual se dirige una persona cuando camina pendiente abajo sobre una línea de máxima pendiente. Este ángulo se mide como un azimut, a partir del Norte y en el sentido horario. Por ejemplo, si caminando pendiente abajo la brújula indica que estamos avanzando hacia el Este, el ángulo de orientación de la pendiente sería igual a 90 grados. Si avanzáramos en dirección Oeste el ángulo sería de 270 grados.

En la figura la línea ON marca la dirección Norte y OB la dirección de orientación de la pendiente. El ángulo de orientación de la pendiente es NOB y es positivo. La línea AC es una línea de pendiente máxima.

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Elección del origen de coordenadas y de la orientación de los ejes coordenados. Cuando se toman los datos de los árboles en el campo, es necesario fijar un sistema de

coordenadas al cual referir la posición de cada árbol. Esto se puede hacer eligiendo un punto

del terreno que represente el origen de las coordenadas y extendiendo, a partir de este punto,

dos cuerdas en direcciones perpendiculares una de la otra y las cuales representarían a los

semiejes coordenados X y Y positivos. En lo que concierne a la orientación de los ejes

coordenados, ésta se determina registrando el ángulo azimutal del semieje Y positivo, el cual

se ingresa en la casilla “Ángulo Eje Y” de la ventana “Propiedades Globales”.

Terreno sin pendiente. En terrenos planos horizontales (con pendiente igual a cero), el usuario puede orientar el eje Y positivo en cualquier dirección. Terreno con pendiente. Si la parcela es inclinada el sistema asigna al “Ángulo Eje Y” el mismo valor que al ángulo azimutal de orientación de la pendiente.

La figura muestra la sombra de un árbol el 1 de enero a las 12 del mediodía en la latitud 0º en una parcela sin pendiente. El valor ingresado para el ángulo de orientación del eje Y (casilla “Ángulo Eje Y”) es de 315º, lo que implica que el eje Y positivo (en azul) apunta en dirección Noroeste. En esta fecha a mediodía la sombra del árbol se proyecta hacia el Norte. En la figura se muestran los ejes de las cuatro direcciones cardinales en rojo.

Abrir varias simulaciones o duplicar una simulación. ShadeMotion 4.0 permite abrir varias simulaciones simultáneamente. A cada simulación

abierta le corresponde una solapa que se ubica justo encima del cuadriculado del terreno.

Haciendo clic sobre la solapa se despliega la parcela de la simulación correspondiente con los

valores de sus variables. En ocasiones es útil duplicar una simulación a fin de comparar las

sombras cuando se varía alguno de las características de los árboles o de la parcela. Esto se

Atención: La orientación del semieje Y positivo o el ángulo de orientación de la pendiente se debe ingresar antes de plantar los árboles en el terreno virtual de ShadeMotion.

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logra haciendo clic sobre el ícono de la Barra de Herramientas, como se mostró en el

ejemplo anterior. La copia de la simulación obtenida mantiene el mismo estado de la parcela

original (los mismos árboles con sus características propias) y algunos de los datos de la

ventana Propiedades Globales. Sin embargo, algunos otros datos de esta ventana, como la

hora y fecha inicial y final regresan a sus valores por defecto, porque son los datos que con

frecuencia el usuario querría variar.

Ejemplo 3: Mapa de sombras en una parcela con pendiente. Acciones para el montaje de la simulación:

1. Abra una nueva simulación con el ícono “Crear nueva simulación” o seleccionando la opción “Nueva simulación” en el menú Archivo.

2. Plante un árbol cerca del centro de la parcela. Puede dejar los valores por defecto en la ventana Siguiente Árbol o ingresar los valores de su preferencia.

3. En la ventana Propiedades Globales ingrese el valor 90 en la casilla “Eje Y”, lo cual tiene el efecto de colocar el semieje Y positivo apuntando hacia el Este, como se muestra en la primera figura de la ventana Propiedades Globales. Deje el valor 0 en la casilla “Ángulo Inclinación”, para que simule a una parcela sin pendiente.

4. Corra la simulación para generar la sombra del árbol a mediodía, con los valores de las fechas y horas que muestra la ventana de la izquierda.

En este ejemplo:

1. Se abre una nueva simulación y se ingresan los ángulos de inclinación y de

orientación de la pendiente.

2. Se planta un árbol y se corre la simulación para un instante de tiempo, en este

caso a las 12 del mediodía del 01 de enero de 2017.

3. Se genera una copia de la simulación duplicándola, pero cambiando el terreno

inclinado por uno horizontal y se corre de nuevo la simulación en la copia.

4. Se comparan la forma y posición de la sombra en ambos casos.

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5. Haga clic sobre el ícono “Duplicar simulación” de la Barra de Herramientas (segundo ícono de izquierda a derecha) para abrir una nueva simulación que tenga un árbol en la misma posición y con las mismas características de copa del anterior.

6. En esta nueva simulación ingrese los valores Ángulo de Inclinación = 30 y Orientación Pendiente = 90, como se muestra en la figura de la derecha. Ahora la parcela tiene una pendiente de 30 grados que mira hacia el Este, el semieje Y positivo también apunta hacia el Este (hacia la parte superior de la pantalla).

7. Corra la nueva simulación en el terreno inclinado y observe que la sombra aparece rotada a la izquierda del tronco (figura de la derecha). Este es un efecto que afecta a las sombras cuando se proyectan sobre planos inclinados.

A la izquierda, el terreno no tiene pendiente y el semieje Y positivo apunta al Este. La sombra se

proyecta (el 01 de enero a las 12 horas del día) al Norte del tronco, es decir, hacia la izquierda del

tronco. A la derecha la pendiente del terreno es de 30 grados hacia el Este (semieje Y apunta también

al Este). Se observa que la sombra se proyecta siempre hacia el Norte pero muestra cierto grado de

rotación por efecto de la pendiente.

Ingreso de las posiciones de los árboles mediante GPS.

Cuando se registran las posiciones de los árboles mediante un dispositivo GPS de alta precisión,

no hay que olvidar definir un punto del terreno que represente el origen de coordenadas, así

como registrar las coordenadas GPS de dicho punto. Estas coordenadas deberán ser ingresadas

en una plantilla de Excel, la cual convertirá las coordenadas GPS a coordenadas cartesianas,

como se explicará en el Capítulo siguiente, en la sección “Importación de especies y de árboles

desde archivos externos”.

Marcas: significado y usos.

Una marca es un distintivo sobre una celda. Las marcas se pueden usar con dos propósitos:

1. Para marcar celdas con el propósito de controlar la cantidad de sombra que reciben. 2. Para obtener mapas de sombra a distintas alturas sobre el nivel del suelo.

Hay ocasiones en que el usuario tiene interés en conocer el valor de la sombra acumulada en ciertas celdas. Esto se logra colocando una marca (una banderilla) en las celdas. Las marcas, igual

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que los troncos de los árboles, no proyectan sombra. Pero las marcas pueden servir a un segundo propósito: permiten obtener el mapa de sombra a una altura sobre el nivel del suelo. Dicha altura corresponde precisamente a la altura de las marcas. En un cafetal con árboles, el mapa de sombra a la altura de las plantas de café puede ser más útil que el mapa de sombra a nivel del suelo. Para ello basta con asignar a las marcas la altura de las plantas de café de la parcela, ingresando este valor en la casilla “Altura Marcas” dentro de la ventana Propiedades Globales. Las marcas se caracterizan por las siguientes propiedades:

El mapa de sombras generado por ShadeMotion 4.0 corresponde a las sombras que se proyectarían sobre todas las celdas (tengan marcas o no las tengan) sobre un suelo virtual ubicado a una altura “h” sobre el nivel del suelo real, donde “h” es la altura de las marcas.

Por defecto el valor de “h” es igual a cero, lo que corresponde a un mapa al nivel del suelo.

Todas las marcas comparten la misma altura.

El máximo valor que pueden tener las marcas está dado por el tronco de menor altura entre todos los árboles.

Para colocar marcas en la parcela se debe activar el estado “Marcar” haciendo clic sobre el ícono

en forma de banderita roja en la Barra de Herramientas. Una vez activado el estado Marcar se procede a colocar las marcas del mismo modo que se plantan los árboles, haciendo clic sobre la celda en donde se desea colocar la marca. En el momento en que se coloca una marca, la celda cambia su color a rojo.

Ejemplo 4: Comprobando el efecto de las marcas. Abra una nueva simulación. Plante un árbol cerca del centro de la parcela. Acciones para el montaje de la simulación.

1. Plante un árbol cuya altura de tronco sea mayor que 3, por ejemplo 6. 2. Plante una marca en cualquier otra celda. 3. Deje el campo “Altura Marcas” con su valor 0 por defecto (nivel del suelo). 4. En la ventana Propiedades Globales ingrese las horas inicial y final en 7 a.m. y 5 p.m. y

escoja fechas para que el período de simulación sea de un mes. 5. Corra la simulación. 6. Haga una copia de la parcela con el ícono “Duplicar Simulación” de la Barra de

Herramientas. 7. Asigne los valores de fecha y hora inicial y final iguales a los de la primera simulación

(estos valores no son replicados en las copias). 8. Ingrese el valor 3 en el campo “Altura Marcas”. 9. Corra la simulación. 10. Compare los mapas de sombra en los dos casos haciendo clic alternativamente sobre

las solapas correspondientes a ambas simulaciones (encima del cuadriculado).

En este ejemplo:

1. Plantamos un árbol y una marca en la parcela.

2. Creamos una copia haciendo una duplicación de la parcela.

3. En la copia asignamos un valor diferente de cero a la altura de las marcas.

4. Comparamos los mapas de sombra en ambas situaciones.

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Es un hecho bien conocido que entre más alto se encuentra una copa, mayor es el recorrido de su sombra durante el día. El mapa de la primera simulación corresponde al recorrido de las sombras al nivel del suelo y el segundo mapa al recorrido sobre un suelo “virtual” situado 3 metros por encima del suelo real. En consecuencia, el recorrido de las sombras sobre el suelo virtual es más corto que el recorrido sobre el suelo real, por lo que las celdas del suelo virtual reciben más sombra que las correspondientes celdas del suelo real.

Demarcación de la zona de muestreo. En ShadeMotion 4.0 la parcela por defecto es un cuadriculado de 100x100 unidades de longitud (u.l.), el cual contiene 10 000 celdas. Además de esta opción, en el campo llamado “Terreno” de la Barra de Herramientas es posible escoger otras dimensiones para la parcela: 50 x 50, 200 x 200 y 300 x 300, terrenos a los que corresponden 2500, 40 000 y 90 000 celdas respectivamente. El cálculo de las sombras de una simulación implica el escrutinio de un gran número de celdas para cada hora del rango de duración de la simulación. Este es el factor de mayor peso en el tiempo de procesamiento de los datos de una simulación y en el tamaño de los archivos de salida que contienen los reportes, así como los datos de sombra recibida por cada celda durante el rango del período de simulación. Si el usuario pudiera delimitar, dentro del cuadriculado, un área de interés o de muestreo para el mapeo de las sombras, esto podría disminuir sensiblemente ambas cosas. Demarcar una zona de muestreo que refleje los lugares donde al usuario le interesa analizar la sombra puede ofrecer las siguientes ventajas:

La simulación brinda información más exacta sobre la distribución porcentual de las sombras, permitiendo calcular los porcentajes respecto al área de interés real de estudio de la sombra, en vez de hacerlo respecto a todo el cuadriculado del terreno virtual.

Se reduce considerablemente la duración del procesamiento pues el programa debe examinar un número menor de celdas.

El tamaño de los archivos de salida puede reducirse considerablemente, dependiendo del tamaño de la zona de muestreo demarcada.

En ShadeMotion 4.0 los usuarios pueden demarcar una “zona de muestreo” dentro de la cual se mapean las sombras. Fuera de esta zona el programa no realiza ningún cálculo de sombras y los resultados porcentuales sobre sombra estarán referidos sólo al área de la zona demarcada. Para demarcar una zona de muestreo, se activa la brocha demarcadora haciendo clic sobre el ícono

en forma de brocha negra de la Barra de Herramientas. La pestaña a la derecha del ícono permite seleccionar varios grosores para la brocha demarcadora. Una vez activada la brocha, se “pinta” o demarca la zona arrastrando el puntero del ratón por la región que se desea demarcar, con el botón izquierdo oprimido. La zona de muestreo puede estar conformada por varias componentes disjuntas. Para borrar partes demarcadas se arrastra la brocha con el botón derecho oprimido.

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La figura muestra una zona de muestreo pintada en amarillo.

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Capítulo 3: Simulaciones dinámicas

Las simulaciones dinámicas son aquellas en las cuales se toma en cuenta el crecimiento de los árboles (con o sin poda) y los cambios en las poblaciones de árboles en la parcela. Se asigna una tabla de crecimiento a cada especie de árboles presentes en la parcela y todos los árboles de una misma especie crecen según los valores de la tabla asignada. Los datos de crecimiento pueden introducirse en pantalla o importarse de un archivo externo. Las tablas de las especies pre-instaladas pueden ser modificadas por los usuarios.

La tabla de crecimiento. Antes de llenar la tabla de crecimiento de una especie, es necesario definir el formato que tendrá, el cual se especifica en los campos llamados “Período de Crecimiento” y “Duración Ciclo de Crecimiento”, situados en la sección “Especies”. Mediante estos campos se determinan las unidades de tiempo de las columnas y el número de columnas de la tabla. Estos campos se activan solamente cuando ShadeMotion 4.0 se halla en la modalidad dinámica.

1. Campo “Período de Crecimiento”. Indica la unidad de tiempo en que se mide el crecimiento de una especie. Por ejemplo, si los datos que se tienen sobre el crecimiento de la especie son anuales entonces en el campo “Período de Crecimiento” se debe seleccionar la opción “Anual”.

2. Campo “Duración Ciclo de Crecimiento”. Indica el número de columnas o períodos de crecimiento que tendrá su tabla de crecimiento. Por ejemplo, si para la especie se dispone de datos de crecimiento anuales durante 20 años, ingresando el valor 20 en el campo “Duración Ciclo de Crecimiento” se creará una tabla con 20 columnas, una por año.

La figura muestra la tabla de crecimiento de la especia laurel (Cordia alliodora), la cual tiene 30 columnas con los valores de las dimensiones de la copa y del tronco de cada año. Las columnas no visibles de pueden acceder mediante la barra deslizadora horizontal debajo de las columnas.

En la tabla de crecimiento del laurel se indicó el “Período de Crecimiento” “Anual” y que la “Duración Ciclo de Crecimiento” es de 30 años. Cuando ShadeMotion 4.0 corre la simulación, cambiará los valores de la copa y el tronco cada año. La tabla de crecimiento de una especie debe ser común a todos los individuos de la especie. A cada árbol de la especie se le asignan -por defecto- valores iniciales de copa y tronco iguales a los de la primera columna de la tabla. Sin embargo, es posible tener árboles de una misma especie con valores iniciales diferentes (árboles de distintas edades), siempre que estos valores iniciales correspondan a los de alguna columna de la tabla. Si se deseara plantar un árbol con valores iniciales de copa y tronco correspondientes a una determinada columna, bastaría con ingresar en la sección “Árbol” el valor del DAP (diámetro del tronco a la altura del pecho) correspondiente a esta columna. Los restantes valores de la copa y el tronco se ajustarán automáticamente a los valores de la

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columna. En caso de que existan varias columnas con el mismo valor del DAP, ShadeMotion 4.0 asignará los valores de la primera columna con dicho valor DAP. Cuando el dato del DAP ingresado no corresponde a ninguno de los valores de la tabla, ShadeMotion 4.0 escogerá la columna con el valor DAP más cercano al ingresado. Los datos de DAP (centímetros), alturas (unidades de longitud, usualmente metros) y dimensiones de la copa (unidades de longitud, usualmente metros) se introducen sin decimales. Cuando el rango de duración de la simulación es mayor al número de columnas de la tabla de crecimiento de una especie, el ShadeMotion 4.0 repite los valores de la última columna de la tabla hasta completar el número de años del rango de duración de la simulación.

Dos formas de correr una simulación dinámica: sin interrupciones o paso a paso. Sin interrupciones. Una vez ingresados todos los datos, una simulación dinámica se puede correr de una sola vez y sin interrupciones pulsando la flecha “Correr Simulación” ubicada en la Barra de Herramientas, la misma flecha que se usa para correr simulaciones estáticas. La simulación comenzará a correr y no se detendrá hasta haber finalizado el procesamiento por completo en la hora y fecha indicadas como finales. Esta forma de correr la simulación implica que no se pueden introducir cambios en el número de árboles durante el rango de duración de la simulación. Paso a paso. En la modalidad “paso a paso” la simulación se detiene cada vez que transcurre un “paso de tiempo”. Esto permite al usuario eliminar o plantar árboles al final de un paso. Selección de la duración de los pasos. La duración de cada paso se debe ingresar en la sección Propiedades Globales, en la casilla denominada “Paso”, escogiendo alguna de las opciones disponibles. Si por ejemplo se selecciona la opción “Anual”, el programa se detendrá cada año. Para correr la modalidad paso a paso se deben utilizar los íconos a la derecha del ícono

“Dinámico”: . La función de estos íconos es la siguiente:

Para escoger la modalidad “paso a paso” se hace clic sobre el primero de los tres íconos anteriores, a saber, el que parece la huella de dos zapatos. Esta acción pone en marcha la simulación, la cual se detiene al concluir el procesamiento del primer paso.

Para continuar al siguiente paso se debe pulsar el segundo ícono llamado “Siguiente Paso”. Cuando se ha completado el último paso, el ícono se desactivará.

Si al final de alguno de los pasos no se desea continuar “paso a paso” se debe pulsar el tercer ícono “Continuar hasta el Final” y el programa procesará los siguientes pasos de corrido, deteniéndose sólo al final del último paso.

Los intervalos. El concepto de “intervalo”, lo mismo que el de “paso”, sólo tiene aplicación en las simulaciones dinámicas y está relacionado con la frecuencia con que se genera información de la simulación en un archivo html al cual nos referiremos en el siguiente capítulo. Un intervalo determina la

La tabla de crecimiento de una especie es la misma para todos los individuos de la especie, Si en la parcela existen árboles con DAP diferente a los reportados en la tabla de crecimiento, ShadeMotion convertirá este valor al DAP más cercano presente en la tabla. Una vez fijado el DAP, ShadeMotion asignará a ese árbol los datos de altura de tronco, altura de copa y diámetro de copa correspondiente al DAP de la tabla.

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subdivisión de cada paso en intervalos de tiempo menores o iguales que la duración del paso. Por ejemplo, los pasos anuales se podrían dividir en intervalos anuales, semestrales, mensuales, semanales o diarios. Si no se desea subdividir los pasos en intervalos de menor tamaño se deja la opción por defecto, en la cual el valor de los intervalos coincide con el de los pasos. Los valores que se ofrecen en la ventana desplegable “Intervalos” son siempre iguales o menores que el valor de los pasos. Se definen intervalos menores a los pasos cuando se quiere tener reportes de salida más frecuentes que la duración de los pasos. Por ejemplo, si los pasos son anuales y los intervalos semestrales, el programa se detiene cada año (para plantar o cortar árboles), pero el archivo de datos sintéticos html genera reportes semestrales.

Ejemplo 5: Cortar y plantar árboles durante una simulación dinámica. Abra una nueva simulación. erca del centro de la parcela. Acciones para el montaje de la simulación:

1. Seleccionar el modo “Dinámico” en la Barra de Herramientas. 2. Ingresar un rango de duración de 5 años, por ejemplo del 1 de enero de 2017 al 31 de

diciembre de 2021.1 3. Seleccionar la especie laurel (Cordia alliodora) y notar que en el campo “Período

Crecimiento” dice “Anual”. 4. Cambiar “Duración Ciclo Crecimiento” a 5 años. 5. Plantar dos laureles en la parte superior de la parcela, aproximadamente a la altura de

la coordenada Y = 70. 6. Hacer lo mismo con la especie naranja (Citrus sinensis). Plantar dos árboles de esta

especie a la altura de la coordenada Y = 30 y fijar la “Duración Ciclo de Crecimiento” también en 5 años.

7. Escoger la opción “Anual” en la ventana “Paso” de la ventana “Propiedades Globales”, a fin de que el programa se detenga al finalizar cada año.

8. Hacer clic sobre el ícono “Correr paso a paso”. La simulación comienza a correr y se detiene al final del primer año, el 31 de diciembre de 2017.

1 Si se escoge fecha final el 1 de enero de 2022 el programa registrará un paso adicional de un día de

duración.

En este ejemplo: 1. Escogemos el modo “Dinámico”.

2. Demarcamos una zona de muestreo.

3. Plantamos árboles de dos especies con diferentes períodos de crecimiento.

4. Corremos la simulación en modalidad “paso a paso” seleccionando pasos

anuales.

5. Eliminamos un árbol y plantamos otro al final del primer paso.

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Mapas de sombra al final del primer y segundo año de la simulación. Notar que en mapa de sombra del segundo año hay un árbol más de laurel y un árbol menos de naranja.

9. Eliminar un árbol de naranja y plantar un laurel en medio de los dos laureles ya

presentes. 10. Hacer clic sobre el ícono “Siguiente Paso”. El programa procesa la parcela durante el

siguiente año del 1 de enero de 2018 al 31 de diciembre de 2018. Notar el efecto en el mapa de sombras debido al cambio en la población de árboles aplicada en el paso 9.

11. Continuar pulsando el ícono “Siguiente Paso” o bien pulsar el ícono “Continuar hasta el final”.

Especies que se podan periódicamente. A veces se usan especies que se podan regularmente cada cierto tiempo. Por ejemplo, en algunas regiones de Centroamérica es común combinar el café con la especie de sombra conocida como “poró” (Erythrina poeppigiana), la cual se descopa cada seis meses. ShadeMotion 4.0 permite simular la contribución a la sombra de una especie que se poda cíclicamente marcando la casilla “Podable” de la ventana “Propiedades de los Árboles” y llenando su tabla de crecimiento como se detalla seguidamente. Si una especie se poda regularmente de acuerdo a ciclos de duración constante, siga los pasos siguientes:

1. Marque la casilla “Podable” en la ventana “Propiedades de los Árboles”. 2. Escoja las unidades del período de crecimiento y de la duración del ciclo de crecimiento

en las casillas correspondientes dentro de la ventana “Propiedades de los Árboles”. Por ejemplo, si la especie se poda cada seis meses, en la casilla “Período de Crecimiento” seleccione “Mensual” y en la casilla Duración Ciclo Crecimiento ingrese el valor 6.

3. Llene la tabla de crecimiento de la especie, la cual tendrá tantas columnas como la duración del ciclo de crecimiento. En el ejemplo del “poró”, cuyo ciclo de poda es de 6 meses, su tabla de crecimiento tendrá sólo 6 columnas, una para cada mes del ciclo de poda.

4. Asigne valores constantes al DAP y a la altura del tronco. ShadeMotion 4.0 repetirá cíclicamente los valores de la tabla de una especie podable durante todo el rango de duración de la simulación. Por ejemplo, si el rango de duración fuera de 20 años, la tabla de una especie que se poda semestralmente se repetirá 2 veces cada año (40 veces durante todo el rango de duración de la simulación). Se recomienda asignar valores

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representativos al DAP y a la altura del tronco de las especies podables, porque a pesar de que en ShadeMotion 4.0 los troncos no proyectan sombra, los valores del DAP se usan para el cálculo de las áreas basales y las alturas de los troncos influyen en la posición de las sombras que proyectan las copas.

Ejemplo 6: Montaje de la simulación de una finca de café con tres especies de sombra, una de las cuales se poda periódicamente. En este ejemplo se muestra cómo montar la simulación de una finca de café con sombra de laurel (Cordia alliodora), naranja (Citrus sinensis) y poró (Erythrina poeppigiana), una especie podable a la que se elimina la copa cada seis meses y cuya copa crece mensualmente entre podas sucesivas. La finca posee tres especies de sombra: laurel (Cordia alliodora) naranja (Citrus sinensis) y poró (Erythrina poeppigiana). Las tablas de crecimiento del laurel y de la naranja se encuentran pre-instaladas en el programa. Montaremos una simulación por un rango de 20 años con pasos anuales e intervalos semestrales. Para montar la simulación realizamos las siguientes acciones:

1. Seleccionamos el modo “Dinámico”. 2. Rango de la simulación. Será de 20 años, del 1 de enero de 2017 al 31 de diciembre de

2036. 3. Rango diario de exposición al Sol: de las 8 a.m. a las 4 p.m. 4. Pasos. Seleccionamos el valor “Anual” para los pasos. 5. Intervalos. Seleccionamos el valor “Semestral” para los intervalos.

Hasta aquí hemos especificado datos globales: hemos determinado que la simulación correrá durante 20 años, que en caso de correrse paso a paso el programa se detendrá al final de cada año para plantar o eliminar árboles y que se generarán reportes semestrales en el archivo index.html de datos sintéticos, del cual hablaremos en el capítulo siguiente.

6. Seleccionamos la especie laurel, con los valores preinstalados por defecto: “Período de Crecimiento = Anual” y “Duración Ciclo Crecimiento = 30”.

7. Plantamos 50 laureles del tamaño que corresponde a la primera columna de su tabla de crecimiento (valor por defecto).

8. Seleccionamos la especie naranja, con los valores preinstalados por defecto “Período de Crecimiento = Anual” y “Duración Ciclo Crecimiento = 30”. Supondremos que se trata de naranjas que ya son adultas en el primer año de simulación, por lo que se elige el DAP que corresponde al 5º año (quinta columna) de la tabla de crecimiento. Este valor del DAP se ingresa en la sección “Árbol” de la ventana “Propiedades de los Árboles”.

9. Plantamos 20 naranjos. 10. Seleccionamos la especie preinstalada poró y marcamos la casilla “Podable”.

Acciones:

1. Activar el modo dinámico.

2. Plantar árboles de dos especies pre-instaladas en el sistema.

3. Definir el rango de la simulación en 20 años.

4. Definir pasos anuales e intervalos semestrales.

5. Plantar una especie que se poda cada seis meses y cuyas copas crecen

mensualmente.

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11. Estando la especie poró seleccionada, escogemos los valores “Período de Crecimiento = Mensual” y “Duración Ciclo Crecimiento = 6”.

12. Plantamos 10 porós. 13. Corremos la simulación. 14. Consultamos los reportes.

Obsérve que el rango de duración de la simulación es menor que el número de columnas de la tabla de crecimiento de dos de las especies plantadas (laurel y naranja). Esto no introduce ninguna inconsistencia en la simulación, pues para cada especie, ShadeMotion 4.0 sólo hará uso de 20 columnas de la tabla, comenzando a partir de la columna que tiene los valores de la especie en el momento en que fue plantada. Cuando el rango de duración de la simulación es mayor que el número de columnas de la tabla de crecimiento de alguna de las especies plantadas, ShadeMotion 4.0 continuará utilizando los valores de la última columna de la tabla, hasta completar el rango de duración de la simulación.

Definición de nuevas especies desde la pantalla. Hemos visto que ShadeMotion 4.0 incluye una lista de especies pre-instaladas, las cuales se pueden ver abriendo la pestaña del campo “Especies” en la sección “Especies” de la interfaz. ShadeMotion 4.0 permite a los usuarios ampliar esta lista definiendo sus propias especies o editando los datos de las preinstaladas. En esta sección explicaremos cómo hacerlo mediante el teclado y el ratón.

1. Escribir el nombre de la nueva especie en el campo “Nueva Especie” finalizando con la tecla <Enter>.

2. (Opcional) Haciendo clic sobre la pestaña del campo “Especies” abrir la ventana desplegable y comprobar que el nombre de la nueva especie ha sido agregado a la lista.

3. Para asignar valores a las dimensiones de la copa y del tronco, así como a la densidad de copa y caducidad mensual del follaje; asegurarse de que el nombre de la nueva especie se encuentre seleccionado (su nombre aparece en la ventana del campo “Especies”).

4. Simulación estática: Ingresar los valores de la copa y el tronco de la nueva especie. Si desea tener árboles de distintos tamaños se deberá modificar los valores del tronco y la copa antes de plantar cada árbol.

5. Simulación dinámica: Ingresar los valores en los campos “Período Crecimiento” y “Duración Ciclo Crecimiento”.

6. Llenar la tabla de crecimiento de la nueva especie, la cual tendrá tantas columnas como se lo indica el valor ingresado en “Duración Ciclo Crecimiento”.

Importación de especies y de árboles desde archivos externos. Cuando se toman datos de la parcela y de los árboles en el campo, en ocasiones resulta más práctico ingresar los datos en plantillas de Excel que hacerlo directamente en la pantalla de ShadeMotion 4.0. Este método tiene la ventaja de que es más fácil compartir las simulaciones o reproducirlas en momentos futuros. ShadeMotion 4.0 carga dos tipos de plantillas de Microsoft Excel:

1. Plantilla “EspeciesÁrboles” para ingresar especies y árboles en coordenadas (x, y). 2. Plantilla “EspeciesÁrbolesGPS” para ingresar especies y árboles en coordenadas GPS.

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Ambas plantillas se pueden bajar del sitio www.ShadeMotion.net, haciendo clic sobre la pestaña “Documentación”. Cada plantilla tiene un ejemplo que sirve de guía para el llenado de las filas. Plantilla “EspeciesÁrboles”. Consta de tres hojas que se abren mediante tres pestañas ubicadas en la parte inferior de la plantilla y cuyos nombres son: Especies, Árboles y Opciones. En las primeras filas de la hoja “Especies” vemos la lista de las especies pre-instaladas. Aquí se ingresan los datos sobre la forma y dimensiones de la copa y el tronco, incluyendo la caducifolia mensual y la densidad de copa. Las filas debajo de éstas se llenan con las nuevas especies que deseamos incluir, respetando el mismo orden de las columnas que indican los encabezados de cada columna y los ejemplos. Cada nueva especie ocupará una fila. Una vez ingresadas las nuevas especies, se procede a llenar la hoja “Árboles”. Cada árbol ocupa una fila y en ella se indica la especie a la que pertenece, lo mismo que sus características individuales: las dimensiones de su copa y de su tronco y las coordenadas (x, y) que ocupará en el terreno. En simulaciones estáticas, al no existir tabla de crecimiento, cada árbol puede tener cualesquiera dimensiones asignadas por el usuario. En el caso dinámico, las dimensiones de cada árbol deben corresponder a los valores de alguna de las columnas de la tabla de crecimiento especificada en la hoja “Especies”. Una vez incluidos todos los árboles y guardado el archivo, se procede a cargar la plantilla desde el Menú Archivos, opción Cargar Árboles. La pestaña Opciones sirve para que los usuarios puedan recordar o consultar los tipos de copa y periodicidades que el programa reconoce.

Plantilla “EspeciesÁrbolesGPS”. Si las coordenadas de los árboles se han tomado con un dispositivo GPS, se procede de igual manera con la plantilla “EspeciesÁrbolesGPS”. Esta plantilla posee una hoja (una pestaña) llamada “Origen”, en la cual se deben ingresar las coordenadas GPS del punto escogido como el origen de coordenadas en el campo. Cuando esta plantilla se carga, ShadeMotion 4.0 realiza automáticamente la conversión de coordenadas GPS a coordenadas cartesianas (x, y) referidas al origen ingresado.

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Capítulo 4: Reportes

Los reportes de salida de una simulación. ShadeMotion 4.0 adopta un enfoque más ambicioso que el de las anteriores versiones en el modo de reportar los resultados de una simulación. Además de los mapas visuales de la sombra, el programa brinda los siguientes archivos, los cuales se generan sólo si se solicitan antes de correr la simulación, haciendo clic en el botón “datos sintéticos” e indicando una dirección dentro del disco duro donde se grabarán los datos y resultados: Archivos crudos de sombra. Se trata de archivos de texto con formato de columnas fijas y una fila por cada hora dentro del rango de duración de la simulación. Los archivos deben ser solicitados antes de correr la simulación en el campo llamado “Datos Crudos”, ubicado en la parte derecha de la Barra de Herramientas. En este campo se pueden seleccionar los archivos que se desea que el programa genere. ShadeMotion 4.0 genera tres tipos de archivos, dejando un cuarto tipo para que lo generen los usuarios cuando les interese, a partir de uno de los tres archivos. Los archivos denominados de tipo “no acumulativo” reportan el valor de la sombra en cada hora de la simulación en cada celda, mientras que los de tipo “acumulativo” añaden cada nueva evaluación al total acumulado en las horas previas. Los datos, ya sean estos acumulados o no, pueden tomarse con o sin traslapes. Con estos elementos, ShadeMotion 4.0 genera los siguientes tres tipos de archivos:

Con traslapes no acumulativo. En cada momento de la simulación (hora) si la celda recibe sombra de N árboles en la celda se registra un entero igual a N. No se toman en cuenta las unidades de sombra acumuladas previamente en la celda.

Con traslapes acumulativo. En cada momento de la simulación (hora) si la celda recibe sombra de N árboles, se suma el valor N al total acumulado hasta ese momento.

Sin traslapes acumulativo. En cada momento de la simulación (hora) cuando la celda recibe sombra de N árboles, se suma 1 al valor acumulado hasta ese momento.

El cuarto archivo: “Sin traslapes no acumulativo” no lo genera ShadeMotion 4.0 pero los usuarios lo pueden generar convirtiendo en 1’s todos los valores mayores que 1 almacenados en las celdas del archivo “Sin traslapes acumulativo”. Para ello pueden utilizar algún programa de manejo de datos como SAS, R u otro programa que pueda leer muchos registros, usualmente, más de un millón (el límite de registros que puede leer el programa Excel). Por ejemplo, una simulación de 30 años en una parcela de 100x100 celdas genera un archivo con 109 (mil millones) o más registros. En general, los datos crudos que genera ShadeMotion 4.0 no se pueden leer y analizar con Excel. Estos archivos permiten hacer consultas más elaboradas sobre la distribución de la sombra. Los tres archivos generados por ShadeMotion 4.0 tienen la misma estructura. A continuación, se muestran unos cuantos registros del archivo “Con traslapes no acumulativo”. 2017 01 01 08 34 59 1 2017 01 01 08 41 61 1 2017 01 01 08 48 61 3 2017 01 01 08 55 61 3 2017 01 01 08 33 62 2 2017 01 01 08 38 62 0 2017 01 01 08 32 63 1

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2017 01 01 08 37 63 0 2017 01 01 08 30 64 1 2017 01 01 08 31 64 1 2017 01 01 08 32 64 1 2017 01 01 08 36 64 0 2017 01 01 08 37 64 1 2017 01 01 08 38 64 1 2017 01 01 08 47 64 1 2017 01 01 08 59 64 1 2017 01 01 08 44 65 1 2017 01 01 08 46 65 1 2017 01 01 08 47 65 2 2017 01 01 08 59 65 2 2017 01 01 08 58 66 2 2017 01 01 08 59 66 1

Se puede ver que cada registro (fila) del archivo consta de 7 columnas (variables) cuyos valores corresponden a: Año, mes, día del mes, hora del día, coordenada X, coordenada Y, valor de la sombra. Un registro de un archivo de tipo “con traslapes acumulativo” podría verse así: 2017 08 19 09 47 65 41 El valor “41” muestra la totalidad de horas de sombra en la celda (47, 65) a que han contribuido todos los árboles desde el inicio de la simulación hasta el momento indicado: 9 de la mañana del 19 de agosto del año 2017. Archivo de datos sintéticos “index.html”. Este archivo se genera cuando se hace clic sobre la casilla “Datos Sintéticos” ANTES de correr la simulación. El programa pide al usuario que indique el lugar donde desea que se descargue la carpeta que contiene el archivo de datos. El programa creará una carpeta de nombre “ShadeMotion-Sintéticos”, en cuyo interior se encuentra el archivo de datos sintéticos en forma comprimida. Una vez descomprimido, el archivo aparece bajo el nombre de “index.html” y se debe abrir con un navegador de Internet (o un lector de archivos html). El usuario no recibe ningún aviso de que el archivo se ha generado y si desea verlo deberá buscarlo en el sitio que ha indicado. Este archivo contiene una hoja de información para cada intervalo de la simulación. Si el usuario no especificó intervalos, el archivo contendrá una hoja para cada paso de la simulación. Por ejemplo, para una simulación de 10 años con pasos anuales, el archivo tendría diez hojas, pero si se definieron intervalos mensuales el archivo contendría 120 hojas, una para cada mes. Se seleccionan las hojas haciendo clic en la esquina superior derecha del archivo. En cada paso o intervalo de la simulación el archivo html consigna información resumida sobre los árboles y sobre la distribución de la sombra. En el archivo, la sombra registrada en todas las celdas que recibieron sombra se presenta en forma de una distribución de frecuencias clasificada en deciles. De esta distribución se reportan los siguientes datos: valor medio, desviación típica, mediana, moda, mínimo, máximo, skewness (asimetría) y kurtosis. El archivo index.html es fácil de publicar y compartir como una página web. El archivo está dividido en varias secciones. A continuación, una breve explicación de cada una:

1. Resumen general.

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En esta sección se muestran los parámetros y límites de la simulación, así como la ubicación

(por coordenadas) de los árboles en la parcela. En la esquina superior derecha se encuentra un

selector de lapsos de tiempo, que permite seleccionar fechas de interés para la simulación.

2. Transecto.

El transecto representa de forma visual a los árboles en la parcela, incluyendo un pequeño

resumen de sus propiedades al colocar el puntero sobre sus copas.

Existe una opción para acumular las sombras que mostraría las sombras combinadas desde el

primer momento de la simulación.

La otra opción disponible para los transectos es la vista lateral M, que permite compara las

copas de los árboles.

3. Tablas con sombras al final y durante el periodo.

Las primeras cuatro tablas detallan los resultados de estadística descriptiva para las sombras

de los árboles:

Al final del paso Al final del intervalo Durante el paso Durante los intervalos

4. Especies por paso.

La quinta tabla detalla los resultados estadísticos para los parámetros de los árboles agrupados

por especie.

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5. Detalle por especie.

Para las diferentes especies que tengan al menos un árbol en la simulación, se muestran los

detalles de la siguiente manera:

Nombre de la especie como título y la forma de la copa entre paréntesis Tabla de crecimiento, indicando la periodicidad entre paréntesis Tabla con el follaje durante los diferentes meses del año

6. Miscelánea.

En esta sección se muestran los datos de cobertura del suelo por las copas, población y área

basal de las diferentes especies, representadas por el área que cubren en el gráfico.

Datos en formato JSON.

El archivo html no solo incluye los datos en forma de página web, sino que también es posible

revisarlos mediante el uso de otros programas informáticos. Los datos están disponibles en

formato JSON en el archivo d3.json que viene incluido en el contenedor zip. El formato JSON es

un formato de texto ligero para el intercambio de datos, para mayor información:

https://es.wikipedia.org/wiki/JSON.

El formato propio de ShadeMotion 4.0 “.sm” para guardar simulaciones. Si se desea guardar una simulación para reproducirla en el futuro o para compartirla, se debe elegir la opción “Guardar como” del menú Archivos. El archivo resultante tendrá extensión “.sm” (por ejemplo “MiParcela.sm”) y en él se consigna la siguiente información:

1. La región de muestreo. 2. Los árboles que hay sobre el terreno. 3. El mapa de sombra final. 4. Fecha y hora inicial y final de la simulación. 5. Latitud, orientación eje Y, pendiente terreno.

Sin embargo, hay algunas cosas que no se guardan:

6. Las especies nuevas cargadas o definidas y sus características como “Período Crecimiento”, “Duración Ciclo Crecimiento“, con sus respectivas tablas de crecimiento, lo mismo que la variación mensual de la densidad de copa.

7. El valor del “Paso” y de los “Intervalos” En vista de lo anterior, lo recomendable es introducir los datos de las nuevas especies –aquellas no preinstaladas en el sistema- desde un archivo externo. Esto evita tener que digitar de nuevo los datos de dichas especies cada vez que se quieran usar.

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Capítulo 5: Temas adicionales.

A. Centrado de un conjunto de árboles en la parcela.

Cuando en una simulación se usan los datos de la posición coordenada de cada árbol que se tomó en el campo, puede ocurrir que el conjunto de árboles quede localizado muy próximo a alguno de los bordes de la parcela, lo que tendrá como posible consecuencia que las sombras se salgan de la parcela a ciertas horas del día. Este problema se puede resolver fácilmente “desplazando” el conjunto de árboles hacia el centro de la parcela sin tener que volver a ingresar los valores de las posiciones de los árboles. Este desplazamiento, al que llamamos “centrado de

los árboles”, se efectúa por medio de las cuatro flechitas azules ubicadas en la Barra de Herramientas. Estas flechas desplazan el conjunto de árboles en las cuatro direcciones básicas: izquierda, derecha, arriba o abajo, según lo indica la flecha respectiva. El centrado se puede realizar antes o después de corrida la simulación. Sin embargo, si ya ha corrido la simulación y aplica la operación de centrado, notará que el mapa de sombras no se desplaza junto con los árboles. Para ver el nuevo mapa de sombras que corresponde a las nuevas posiciones de los árboles, deberá correr de nuevo la simulación.

B. Filtros para los mapas de sombra.

ShadeMotion 4.0 permite hacer consultas parciales sobre la distribución de la sombra en la parcela. Es posible “filtrar” la contribución a la sombra de la población de árboles según los siguientes criterios: Limitación del rango de horas de sombra. Con este filtro se puede tener un mapa de sombras en donde sólo se toman en cuenta las celdas cuyo total de sombra acumulado se encuentre dentro del rango fijado por el usuario en la ventana Filtros. Estratos de altura. Este filtro permite generar el mapa de sombra de los árboles cuya altura total (altura del tronco + altura de copa) se encuentra dentro del rango prefijado por el usuario. En este caso es preciso correr de nuevo la simulación una vez aplicado el filtro. Se recomienda guardar la simulación original (sin el filtro) a fin de poder hacer comparaciones. Mediante selección de especies. Este filtro permite generar la sombra de las especies indicadas. Para aplicarlo se debe correr la simulación nuevamente. En los tres casos anteriores el filtro se aplica abriendo la Ventana de Filtros haciendo clic sobre

el ícono con el pequeño rectángulo sólido: e ingresando los valores del filtro respectivo.

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A A la izquierda se muestra la ventana para seleccionar el tipo de filtro. A la derecha se muestran las celdas cuyo total de sombra x cumple la condición 90 < x < 200

Cada uno de estos filtros impone una condición adicional que restringe el mapa de sombras. Es posible colocar más de un filtro a la vez. Puede eliminar simultáneamente todos los filtros con el botón “Eliminar Filtros”. Para comparar los resultados antes y después de aplicar un filtro, puede hacer un duplicado de la simulación original antes de aplicar el filtro. Ejemplos:

1. Suponga que usted ha corrido una simulación y, por ejemplo, desea ver el sombreado donde se acumulan más de 200 horas de sombra. Para ello introduciríamos la cantidad 200 en el campo de la izquierda del filtro “Horas de Sombra”, dejando el campo derecho inalterado (por defecto contiene el entero más grande que almacena el computador). Al cerrar la ventana Filtros, se observará cómo el mapa de sombras ha cambiado, mostrando sólo las zonas donde hay más de 200 horas de sombra. Si, en cambio, deseara ver la zona donde hay menos de 50 horas de sombra, bastaría con restituir el valor 0 en el campo de la izquierda e introducir el valor 50 en el campo de la derecha. Las celdas no sombreadas por la aplicación del filtro aún conservan el valor de sombra que tenían antes de su aplicación, como puede comprobarse colocando el puntero del ratón en distintas partes del terreno en donde antes había sombra.

2. Para ver el mapa de sombra que producen los árboles cuya altura total se encuentra entre 10 y 20 metros, introdúzcanse respectivamente estos valores en los campos de la izquierda y derecha del filtro Estratos de Altura, haga clic sobre el botón Aceptar y corra de nuevo la simulación. Una vez que la simulación se ha corrido, la contribución de los árboles que no se encuentran dentro del estrato de alturas indicado por el filtro se pierde. Sin embargo, ningún árbol es borrado del terreno. Para restablecer la distribución original, se debe eliminar el filtro y correr de nuevo la simulación.

3. Filtro sobre las especies. Como su nombre lo indica, este filtro permite ver la distribución de sombra de las especies seleccionadas. Para que el filtro surta efecto se debe hacer clic sobre el botón Aceptar y la simulación se debe correr de nuevo.

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La figura muestra que se han colocado condiciones para las horas de sombra y para los estratos de altura. Se ha eliminado la clase genérica, la cual no aparece seleccionada. Cuando la simulación se corra de nuevo se obtendrá el mapa de sombra proyectado por las especies laurel, naranja y cacao, con altura total entre 30 y 50 metros sobre las celdas con menos de 200 horas de sombra.

Recuerde:

Altura total del árbol = altura del tronco + altura de la copa.

Para los filtros por estratos de altura o por especies, una vez fijado el filtro, es

necesario correr de nuevo la simulación. Se recomienda guardar la simulación

original para efecto de hacer comparaciones.

El filtro sobre horas de sombra sólo brinda un mapa visual de la distribución de

sombras después de aplicado el filtro. Las celdas que no satisfacen la condición

impuesta por el filtro no muestran sombras en el mapa, pero aún conservan sus

valores de sombra, los cuales se pueden consultar colocando el ratón sobre las

celdas.

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C. Vista 3D de las parcelas, los árboles y las sombras sobre el terreno.

ShadeMotion 4.0 dispone de una versión mejorada de la vista en tres dimensiones de la parcela,

los árboles y las sombras. Se activa la vista 3D con el ícono de las gafas en la Barra de

Herramientas. Los usuarios pueden manipular la vista para examinarla desde varios ángulos, así

como realizar acercamientos (zoom) o elegir entre varios modos de la vista.

Controles del ratón. Arrastre: Rota la vista actual desde la cámara. Ctrl + Arrastre / Arrastre derecho: Mueve la vista actual en el plano horizontal. Mayúscula + Arrastre: Mueve la vista actual arriba/abajo. Rueda central adelante/atrás: Realiza un acercamiento/alejamiento de la vista actual.

Atajos con las teclas Teclas de flechas: Rotan la vista actual desde la cámara. Ctrl + Flecha: Mueve la vista actual en el plano horizontal. Mayúscula + Arriba/Abajo: Movimiento arriba/abajo de la vista actual. Ctrl + teclas +/-: Acercamiento/alejamiento (zoom) de la vista actual. Esc: Cierra la ventana de la vista 3D.

Modos de visualización de las copas de los árboles. Use los números en el teclado para cambiar el modo de desplegarse: 1 (modo alambre): Fija el despliegue en modalidad de alambre, ideal para mostrar vistas laterales de los árboles.

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2 (sólido): Fija el despliegue en modo sólido, para mayor animación en algunos dispositivos. 3 (normal): Se despliega el modo normal, el modo por defecto. 4 (impresión): Fija el despliegue en modo de impresión, en escala de grises. 5 (depuración): Fija el despliegue en modo de depuración, un modo especial para desarrolladores.

Botones de intercambio. C (cámara): Intercambia las perspectivas de la cámara:

Perspectiva: Los objetos a distancia se ven más pequeños que los objetos cercanos, para dar mayor realismo (opción por defecto)

Ortográfica: Ignora las diferencias en escala para los objetos cercanos o lejanos. N (navegación): Intercambia los modos de navegación de la simulación:

Vuelo: Rota la escena usando el centro como punto de origen (opción por defecto). Juego: Mueve la cámara en vez de la escena.

Q (calidad): Intercambia las opciones de calidad entre: Baja: Conteo poligonal rápido para despliegue 3D. Normal: Conteo moderado (opción por defecto) Alta: Mejor calidad, pero lento en sistemas con limitaciones.

S (sombras): Intercambia el despliegue de sombras entre activo/inactivo (activo por defecto)

Botones de Acciones. R (restablecer): Restablece la posición de la cámara y la perspectiva al estado por defecto.

D. Cómo observar la trayectoria de una sombra durante un día. Para observar la forma de la sombra de un árbol a una cierta hora de un día y su trayectoria durante el día haga lo siguiente:

1. Fije las fechas inicial y final en un mismo día del año. 2. Fije un rango de horas para el día escogido, por ejemplo, de 6 a.m. a 6 p.m. (la hora

inicial debe ser distinta de la hora final) 3. Corra la simulación. 4. Pulse la tecla blanca que apunta hacia la derecha. Verá que el mapa de la sombra

desaparece. 5. Pulse varias veces la flecha blanca que apunta hacia la izquierda hasta que la sombra

del árbol reaparezca por el extremo derecho del terreno. 6. Continúe pulsando la tecla blanca izquierda hasta que la sombra desaparezca por el

extremo izquierdo. Para recuperarla pulse la tecla blanca derecha. 7. Si desea ver toda el área sombreada durante el recorrido de la sombra durante el día,

utilice las flechas verdes.

Flechas blancas y verdes para mover la sombra en un día determinado.

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La figura muestra la trayectoria de la sombra de un árbol el 1 de enero, en la latitud 0 y calculada cada hora entre las 7 a.m. y las 5 p.m. En esta figura se utilizaron las flechas verdes.

Consideraciones finales. Las versiones anteriores a ShadeMotion 4.0 estaban basadas en un enfoque estático de las parcelas. Las versiones de ShadeMotion anteriores a la presente versión 4.0, brindaban siempre un reporte de sombras de tipo “acumulativo”, tanto en la modalidad “con traslapes” como “sin traslapes”. La versión presente 4.0 permite tener reportes de sombra tanto acumulativos como no acumulativos, en ambas modalidades con y sin traslapes. Además de esto, ShadeMotion 4.0 presenta importantes mejoras en algunos aspectos que estaban presentes en las versiones anteriores. Las mejoras más importantes incluyen:

1. El módulo de visión 3D de la parcela, los árboles y la sombra. 2. La eficacia del algoritmo de cálculo de las sombras. 3. Los tipos de archivos de Excel que el programa puede importar. 4. Mayor información sintética sobre las sombras proyectadas sobre el terreno durante

una simulación. En lo que a las innovaciones que no se encontraban presentes en anteriores versiones debemos mencionar:

1. La posibilidad de introducir tablas de crecimiento para cada especie, las cuales se pueden cargar desde pantalla así como desde archivos externos.

2. La posibilidad de tomar en cuenta los ciclos de poda de especies que se podan regularmente.

3. La existencia y sincronización entre una mayor cantidad de unidades de tiempo: a. Rango de duración de la simulación. b. Duración de los ciclos de crecimiento. c. Duración de los ciclos de poda. d. Períodos (columnas) de la tabla de crecimiento. e. Pasos: momentos en los que el programa se detiene y permite plantar o eliminar

árboles. f. Intervalos: frecuencia que determina cada cuánto tiempo se generan los

reportes de la simulación. 4. La cantidad y calidad de los reportes que generan las simulaciones.

Información sobre ShadeMotion 4.0 . El sitio web www.ShadeMotion.net (anteriormente www.ShadeMotion.com) es el sitio oficial del programa ShadeMotion 4.0. En este sitio se podrá encontrar información actualizada sobre cualesquiera cambios o mejoras al programa. El sitio está abierto a publicar ejemplos de simulaciones hechas por los usuarios así como reportes sobre aplicaciones prácticas en el campo o sobre experiencias en educación o investigación. Los ejemplos, informes, sugerencias o

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reportes de “pulgas” (bugs) del programa ShadeMotion 4.0 pueden ser dirigidos a: quesadaf@gmail.com. ShadeMotion 4.0 es un producto del CATIE (Centro Agrícola Tropical de Investigación y Enseñanza), Turrialba, Costa Rica.