Estudio del abandon agrícola mediante el uso de Minería de Datos y Tecnología de la Información Benito M. Zaragozí Zaragozí Estudio del abandono agr´ıcolamediante el uso de Miner´ıade Datos y Tecnolog´ıasde la Informaci´on Geogr´afica Benito M. Zaragoz´ı Instituto Interuniversitario de Geograf´ıa Universidad de Alicante Trabajo presentado para la obtenci´ondel t´ıtulode Doctor en Geograf´ıa Dirigido por Alfredo Ram´onMortey Jorge Olcina Cantos Alicante, 2012 2 \A mi familia" Agradecimientos El presente estudio ha sido realizado en su mayor parte en el Instituto Interuniversitario de Geograf´ıa,de la Universidad de Alicante. Por ello debo expresar mi m´assincero agradecimiento a su director D. Antonio Gil Olcina quien con su gesti´onha facilitado en gran medida el acceso a los datos que eran necesarios en cada momento y me ha permitido la mayor dedicaci´onposible a la investigaci´on. Igualmente, a los directores de la tesis, Dres. Jorge Olcina Cantos y Alfredo Ram´onMorte, quienes han dirigido la investigaci´ony me han orientando en todos los problemas que se presentaban hasta conse- guir los objetivos planteados. Quiero recordar que, apenas terminar la Licenciatura de Geograf´ıa,Alfredo Ram´onme anim´oa trabajar en el Laboratorio de Geom´atica de este Instituto lo cual ha definido la mayor parte de la investigaci´ony posiblemente mi futuro profesional. A lo largo de los distintos cap´ıtulosde que consta el trabajo he he- cho menci´on,tanto de las personas como de las entidades que con su colaboraci´ondesinteresada y eficaz me proporcionaron toda la infor- maci´onque fui necesitando en cada momento, sin la cual no hubiera sido posible la elaboraci´onde la tesis. He de citar especialmente, a los compa~nerosdel Laboratorio de Geom´ati- ca por su paciencia e inter´esen las distintas cuestiones que han ido surgiendo en el desarrollo de la Tesis: M. Fern´andez Moreno, J. Torres Prieto, J.T. Navarro Carri´on, J.M. Mira Mart´ınez,J. Piera Jord`a,F.S. Peregrino Torregrosa, as´ıcomo al eficiente personal de la Secretar´ıa del Instituto, MariCarmen y Cristina, quienes con su ayuda han fa- cilitado enormemente las arduas tareas burocr´aticasrelacionadas con la tesis. Tambi´en debo mencionar a varios compa~nerosde otros centros con quienes ha sido un placer poder trabajar y de quienes he aprendi- do en todo momento. A. Belda Antol´ıy J.E. Mart´ınezP´erez en la Universidad de Alicante, J. Linares Pellicer, J. Esparza y Arturo del Dpto. de Inform´aticade la Universidad Polit´ecnicade Valencia. En la Universidad Miguel Hern´andezhe podido colaborar con A. Raba- sa y J.J. Rodr´ıguez.En el Departamento de Ingenier´ıaCartogr´afica, Geodesia y Fotogrametr´ıade la Universidad Polit´ecnicade Valencia, Txomin Hermosilla G´omezha sido un gran apoyo con sus opiniones y su ayuda para procesar los datos. Adem´as,de esta investigaci´onguardo un buen recuerdo de mi estancia en la University of North Texas donde pude trabajar con P. Dong y B. Hunter, entre otros. Finalmente, hago extensiva mi gratitud a todos aquellos compa~neros y amigos, tanto del Departamento de An´alisisGeogr´aficoRegional y Geograf´ıaF´ısica,como a todos aquellos que en alg´un momento se han interesado por el estado de la tesis. Resumen El abandono agr´ıcolaes la m´asextendida de las transformaciones te- rritoriales presentes en los paisajes agrarios de la Uni´onEuropea. Por este motivo, se han realizado numerosos estudios para lograr mayor comprensi´onde dichos cambios. No obstante, estos estudios presentan una serie de dificultades nada f´acilesde superar. Estos trabajos de- ben ser integrales, multiescalares y considerar las numerosas variables relacionadas. Dada la complejidad del fen´omenoy debido a la necesidad de com- prender el impacto de las nuevas pol´ıticas,la Uni´onEuropea presta gran atenci´ona los informes cient´ıficosque formulan, calibran y po- nen a prueba modelos que expliquen la naturaleza de los cambios en el paisaje. Los escenarios de futuro planteados en los informes cient´ıfi- cos ayudan a entender las relaciones existentes entre los elementos del paisaje y son habitualmente utilizados como apoyos a la toma de de- cisiones. La Geograf´ıa,como ciencia del territorio, debe contribuir de un modo destacado a la comprensi´onde los cambios en el paisaje y al planteamiento de los escenarios m´asfiables. El proceso de creaci´onde escenarios territoriales de futuro debe ser una labor ´agily los modelos deben ser r´apidamente actualizables. En este trabajo doctoral se analizan las nuevas tendencias en la crea- ci´ony gesti´onde la informaci´ongeogr´afica, ya que ´estasposibilitan la elaboraci´onde modelos basados exclusivamente en bases de da- tos geogr´aficas.Estos modelos, que se pueden describir como \data- hungry" (hambrientos de datos), se ven afectados principalmente por dos inconvenientes: (1) requieren integrar un gran volumen de infor- maci´on(con distintos or´ıgenes,formatos, fechas, escalas, etc) y, (2) el manejo e interpretaci´onde los datos necesarios comprende una gran complejidad t´ecnica y carencias metodol´ogicas. En esta tesis se ha escogido una zona de estudio bien conocida en primera persona y a trav´esde numerosos estudios geogr´aficos:La co- marca de la Marina Baja (Alicante). El conocimiento que se tiene de la comarca, junto con el gran volumen de informaci´ongeogr´aficaac- cesible, convierten a la Marina Baja en un entorno ideal para poner a prueba la definici´on de escenarios territoriales creados ´unicamente a partir de bases de datos geogr´aficas. En este estudio se comprueba que, a d´ıade hoy, la escasez de datos no debe ser un problema en la elaboraci´onde modelos geogr´aficos.En este trabajo se destacan dos tendencias complementarias: (1) las lla- madas Infraestructuras de Datos Espaciales (IDE), que tienen como marco la directiva INSPIRE1 de la Uni´onEuropea, ofrecen en la Web un gran volumen de informaci´ongeogr´aficade calidad contrastada y, (2) m´asrecientemente, empiezan a cobrar importancia las tecno- log´ıasy mecanismos de la Informaci´onGeogr´aficaVoluntaria (VGI, seg´unsus siglas en ingl´es).Esta tendencia permite a todos los usua- rios, expertos o no, compartir informaci´onde car´actergeogr´aficode gran valor. En el caso de la Marina Baja, el acceso a los datos y el ma- nejo de las tecnolog´ıasrelacionadas con IDEs y VGI ha facilitado en gran medida la creaci´onde modelos integrales como los mencionados anteriormente. Una vez comprobado que es posible adquirir la informaci´onnecesaria para la definici´onde modelos, se ha utilizado un enfoque integral ba- sado en la metodolog´ıade Descubrimiento del Conocimiento en Bases de datos (Knowledge Discovery in Databases) para generar escenarios de abandono agr´ıcola.La aplicaci´onde esta metodolog´ıaha consistido 1Directive 2007/2/EC of the European Parliament and of the Council of 14 March 2007 establishing an Infrastructure for Spatial Information in the European Community (INSPIRE). Ver la Web http://inspire.jrc.ec.europa.eu/ en la adquisici´on,preparaci´on,transformaci´ony an´alisisde centena- res de variables geogr´aficasa escala de detalle, con las complicaciones que esto comporta. Este proceso ha permitido conocer cuales son las variables y combinaciones de variables que se encuentran m´asrela- cionadas con el abandono agr´ıcola en la Marina Baja, detectar las caracter´ısticascomunes de las parcelas abandonadas y plantear esce- narios de abandono sobre las parcelas marginales. ´Indice general I Investigaci´onprincipal1 1. Presentaci´onde la tesis3 1.1. El estudio del abandono de tierras agr´ıcolas . 3 1.1.1. El concepto de abandono . 5 1.1.2. Consecuencias del abandono agr´ıcola . 7 1.1.3. Variables relacionadas con el abandono de tierras agr´ıcolas 9 1.1.4. Claves del proceso de recolonizaci´onde parcelas abandonadas 11 1.1.5. An´alisisdel futuro del paisaje agrario a trav´esde escenarios 13 1.2. Objetivos de la Tesis . 18 1.3. Propuesta de investigaci´on. 23 1.4. Aportaciones esperadas de esta investigaci´on. 25 1.5. Estructura de la Tesis . 27 2. El escenario geogr´aficode la Marina Baja 33 2.1. Complejidad del relieve y rasgos geomorfol´ogicos. 36 2.2. Condiciones clim´aticaspara la agricultura . 40 2.3. D´eficitestructural de los recursos h´ıdricos . 44 2.4. Los factores socioecon´omicoscondicionantes de la agricultura . 53 2.5. Diagn´osticodel sistema agr´ıcolacomarcal . 66 3. Marco te´oricoy metodol´ogico 71 3.1. Metodolog´ıageneral . 72 3.2. Infraestructuras de Datos Espaciales y Cartograf´ıaParticipativa . 83 3.2.1. Las Infraestructuras de Datos Espaciales . 83 3.2.2. El cambio tecnol´ogicode la Web 2.0 . 85 vii ´INDICE GENERAL 3.2.3. La Informaci´onGeogr´aficaen la Web 2.0 . 87 3.3. Tecnolog´ıasde la Informaci´onGeogr´afica. 92 3.3.1. Los SIG en el mundo del software libre . 95 3.3.2. El software libre y abierto en las universidades . 96 3.3.3. El panorama de los proyectos de SIG libre en la actualidad 98 3.4. Descubrimiento del Conocimiento en Bases de Datos Geogr´aficas. 104 3.4.1. Tipos de datos susceptibles de ser explorados con KDD . 112 3.4.2. Tareas y m´etodos de Miner´ıade Datos . 117 3.4.3. Herramientas, aplicaciones y tendencias del Data Mining . 119 3.4.4. Miner´ıade datos espacial . 122 3.4.5. Particularidades de la informaci´ongeogr´afica. 124 3.4.6. Aproximaciones al modelado de las dependencias espaciales 125 3.4.6.1. Las m´etricasdel paisaje . 128 3.4.6.2. Geographic Object-Based Image Analysis (GEO- BIA) . 131 4. Obtenci´ony extracci´onde caracter´ısticas 135 4.1. Clima y balance h´ıdrico .