INTRODUCCION

El uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y teledetección ha revolucionado el estudio de cuencas hidrográficas, permitiendo modelar redes de drenaje, analizar el relieve y evaluar la cobertura vegetal mediante índices como el NDVI (Lillesand, Kiefer & Chipman, 2015; Jensen, 2016).

La cuenca del río Locumba, ubicada en Tacna, Perú, abarca más de 224 mil hectáreas desde los Andes hasta el Pacífico. Destacan en ella lagunas como Suches y Aricota, además de actividades como la minería en Toquepala, que influyen en la calidad y disponibilidad del recurso hídrico (ANA, 2015; MINEM, 2020). Asimismo, riega más de 7,000 hectáreas agrícolas, lo que la convierte en un espacio clave para el desarrollo regional.

Este proyecto tiene como objetivo modelar la red hídrica, generar modelos topográficos y analizar el estado de la vegetación en la cuenca Locumba, empleando SIG y datos satelitales. Se espera así aportar a una mejor gestión ambiental y territorial de la zona.

Antecedentes

El análisis espacial de cuencas hidrográficas mediante Sistemas de Información Geográfica (SIG) y sensores remotos se ha consolidado como una herramienta clave para la gestión de recursos hídricos y el monitoreo ambiental. Estas metodologías permiten delimitar redes de drenaje, generar modelos digitales del terreno (DEM), y evaluar la cobertura vegetal con índices como el NDVI (Lillesand, Kiefer & Chipman, 2015; Jensen, 2016).

En el contexto peruano, varios estudios han demostrado la utilidad del SIG en el modelamiento de cuencas. Por ejemplo, Vera et al. (2019) desarrollaron un análisis morfométrico e hidrológico en la cuenca del río Mantaro, utilizando datos SRTM y Landsat para caracterizar el comportamiento hídrico y la cobertura del suelo. De igual forma, Espinoza et al. (2021) aplicaron modelos SIG para delimitar microcuencas en la región de Cusco, con el fin de proponer medidas de conservación de suelos y aguas.

Respecto al uso del NDVI, investigaciones como la de Vásquez y Soto (2020) en la cuenca del río Chili, en Arequipa, evidenciaron cómo este índice es útil para detectar áreas degradadas por el crecimiento urbano y la actividad agrícola intensiva. Además, la Autoridad Nacional del Agua (ANA) ha incorporado estas técnicas en planes de gestión integral de recursos hídricos, como en la cuenca Locumba-Sama-Capayara, destacando la importancia de integrar información geoespacial para la planificación territorial (ANA, 2015).

Estos antecedentes sustentan la relevancia de aplicar SIG y teledetección en la cuenca del río Locumba, no solo para comprender su dinámica hídrica, sino también para evaluar el estado de su vegetación y uso del suelo con fines de planificación sostenible.

Descripción del Área de Estudio

La cuenca del río Locumba se ubica en Tacna, Perú, con una superficie de aproximadamente 224,198 hectáreas y una longitud de 170 km, desde la cordillera de los Andes hasta el océano Pacífico (Autoridad Nacional del Agua [ANA], 2015). Se divide en cinco subcuencas principales, destacando Callazas-Candarave, donde se encuentra la laguna de Suches, y Curibaya-Aricota, que alberga la laguna de Aricota y su central hidroeléctrica. Además, en la parte alta se localiza la mina de Toquepala, cuya actividad impacta los recursos hídricos de la zona (Ministerio de Energía y Minas [MINEM], 2020).

El río Locumba riega aproximadamente 7,162 hectáreas agrícolas en nueve distritos de Tacna, favoreciendo el cultivo de orégano en la parte alta y de ajíes en la parte baja (ANA, 2015). La Autoridad Nacional del Agua ha realizado estudios para mejorar la gestión hídrica y promover el desarrollo sostenible en la región (ANA, 2015).

Objetivos del Proyecto

Objetivo General 

• Modelar la red de drenaje, generar y examinar modelos asociados, y analizar la cobertura vegetal mediante el cálculo del NDVI en la cuenca Locumba, empleando herramientas de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y datos de teledetección.

Objetivos Específicos 

• Delimitar y estructurar la red de drenaje principal y secundaria de la cuenca Locumba utilizando un modelo digital de elevación (DEM) y sus productos derivados, como pendientes, orientación y sombreado del relieve.
• Implementar una clasificación supervisada de imágenes satelitales para determinar las principales categorías de cobertura y uso del suelo en la cuenca.
• Estimar el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) a partir de imágenes Landsat para evaluar la distribución y el estado de la vegetación en la zona de estudio.

PROCEDIMIENTO

1. Se trabajo con curvas de nivel previamente descargadas, estas curvas de nivel pertenecen a la cuenca locumba.
2. Se recortaron las curvas de nivel con la herramienta clip, delimitando solo nuestra cuenca Locumba, que generamos en el proyecto para ArcGIS básico.
3. Se genero el DEM en base a las curvas de nivel utilizando la herramienta Topo to Raster.
4. Se creo gracias a la herramienta Hillshade el Modelo de Sombras a partir de las 8 am, utilizando el Azimuth 85 y altitud 17.
5. Así mismo se creó el modelo de Sombras a partir de las 5 pm, utilizando como Azimuth 270 y altitud 15.
6. Ahora usamos la herramienta Cut Fill, para observar las zonas de mayor iluminación y donde hubo penumbra.
7. Ahora usaremos la herramienta Slope para generar un mapa de pendientes
8. Ahora nos dirigiremos a Arctoolbox/3D Analyst Tools/Raster Surface/Aspect para generar el Modelo de Aspecto.
9. Ahora insertamos un punto shapefile denominado “Mirador” que indica la ubicación del Mirador de Locumba para realizar un Analisis de Visibilidad, y para eso usaremos la herramienta Viewshed.
10. Ahora para realizar el mapa de calor kernel en toda el área de la cuenca Locumba, usaremos los shapefiles de Hospitales usados en el proyecto Intermedio, para saber en qué zonas es donde hay más hospitales lo que indica la existencia de Población.
11. Por último, para aplicar NDVI, descargamos una imagen satelital de nuestra zona de estudio en la USGS earth Explorer, la cual la tenemos en 7 bandas y la recortamos en funcion a nuestra Cuenca para eso optimizamos el proceso usando Model Builder.

1. Aplicamos NDVI y observamos valores de -1 a 0.5 lo que indica que en nuestra zona de estudio hay muy poca vegetacion.
2. Aplicamos a todos los mapas grillas y sus correspondientes cartográficos, y finalmente exportamos en pdf y jpeg.

RESULTADO

• Se genero un modelo de Sombras entre las 8 am y 5 pm.

• Se obtuvo un mapa de análisis cut fill para observar las zonas de mayor iluminación representados por el color rojo y zonas donde hubo penumbra representado con el color azul.

• Se genero un mapa de pendientes clasificando sus pendientes en 6 clases.

• Asi mismo se genero un Modelo de Aspecto categorizando el terreno según los ángulos de dirección cardinal. Este análisis permite identificar cómo las diferentes zonas de la cuenca se orientan respecto a los puntos cardinales.

• El mapa de Visibilidad se genero usando como punto el mirador ubicado en el centro poblado de Locumba el cual tiene una altitud considerable, lo que permite un mayor campo de visualización.

• El Mapa de Densidad Kernel Generado se utilizo como Puntos, la ubicación de Hospitales en centros poblados ubicados por toda el área de la cuenca Locumba, indicándonos las zonas con mayor población ubicándose esta en el lado Este.

• La red de drenaje se obtuvo utilizando un Modelo Digital de Elevación (DEM) y herramientas de análisis hidrológico, permitiendo determinar la dirección del flujo y las zonas de acumulación de agua según la topografía del área. Este tipo de mapa resulta fundamental para comprender el comportamiento del agua en la cuenca, analizar posibles zonas de inundación y apoyar la gestión adecuada de los recursos hídricos.

• El mapa NDVI muestra la presencia y estado de la vegetación en la cuenca Locumba, ayudando a detectar zonas degradadas y a orientar el manejo sostenible del territorio.

• El mapa de clasificación presenta el uso y cobertura del suelo en la cuenca Locumba, obtenido a través de una clasificación supervisada en 6 categorías principales.

CONCLUSIONES

• Se modeló exitosamente la red de drenaje de la cuenca Locumba mediante SIG y un DEM, identificando flujos y zonas de acumulación hídrica.
• Los modelos de pendientes, aspecto y sombras permitieron un análisis detallado del relieve y su influencia en la dinámica de la cuenca.
• El análisis de visibilidad desde el Mirador de Locumba evidenció su amplio campo visual, útil para planificación y turismo.
• El mapa de densidad kernel mostró mayor concentración poblacional en el sector este, basado en la ubicación de hospitales.
• El NDVI reveló escasa cobertura vegetal en la cuenca, indicando áreas degradadas y necesidad de manejo sostenible.
• La clasificación supervisada identificó seis tipos de uso del suelo, aportando al diagnóstico territorial de la zona.

RECOMENDACIONES

• Usar DEM de mayor resolución para mejorar la precisión en el modelamiento hidrológico.
• Aplicar herramientas avanzadas como Flow Accumulation y Watershed para delimitar mejor las subcuencas.
• Considerar el uso de Google Earth Engine para análisis NDVI más rápido y multitemporal.
• Aprovechar al máximo las funciones de 3D Analyst para análisis visuales y topográficos.
• Documentar los procesos en ModelBuilder para facilitar su repetición en futuros proyectos.

Referencias Bibliográficas

Autoridad Nacional del Agua. (2015). Plan de gestión de recursos hídricos de la cuenca Locumba-Sama-Capayara. https://www.ana.gob.pe 

Espinoza, C., Huamán, L., & Paredes, M. (2021). Delimitación de microcuencas con fines de conservación en Cusco mediante SIG. Revista de Geografía del Perú, 12(1), 45–59.

Jensen, J. R. (2016). Introductory digital image processing: A remote sensing perspective (4th ed.). Pearson.

Lillesand, T., Kiefer, R. W., & Chipman, J. (2015). Remote sensing and image interpretation (7th ed.). Wiley.

Vásquez, A., & Soto, M. (2020). Análisis del NDVI para evaluar cobertura vegetal en la cuenca del río Chili, Arequipa. Revista Científica del Sur, 8(2), 30–38.

Vera, J., Ramos, R., & Pérez, A. (2019). Evaluación morfométrica e hidrológica de la cuenca del río Mantaro usando SIG. Ingeniería y Competitividad, 21(2), 110–120.

Ministerio de Energía y Minas. (2020). Informe ambiental sobre minería en Tacna.

Burrough, P. A., & McDonnell, R. A. (1998). Principles of geographical information systems. Oxford University Press.

Melesse, A. M., Shih, S. F., & Wang, X. (2007). Hydrologic modeling for small watersheds using GIS-based HSPF and MODFLOW. International Journal of Environmental Research and Public Health, 4(2), 160–172.