Artículo científico / Scientific paper
CIENCIAS DE LA TIERRA
pISSN:1390-3799; eISSN:1390-8596
http://doi.org/10.17163/lgr.n39.2024.07
ANÁLISIS DE SUSCEPTIBILIDAD A DESLIZAMIENTOS
EMPLEANDO EL PROCESO DE JERARQUÍA ANALÍTICA EN UNA
CARRETERA AMAZÓNICA DEL ECUADOR
LANDSLIDES SUSCEPTIBILITY ANALYSIS EMPLOYING ANALYTICAL
HIERARCHY PROCESS ON AN AMAZONIAN ROADWAY IN ECUADOR
Cristian J. Cargua*1, Ronny Espin2, Bryan G. Valencia3, Marco Simbaña4,
Sebastián Araujo2, Carolina Cornejo3y Anderson Ocampos2
1Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Facultad de Ingeniería Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica, Unidad de
Posgrado, Lima, Perú.
2Grupo de Investigación en Geofísica y Geotecnia, Facultad de Ciencias de la Tierra y Agua, Universidad Regional Amazónica
Ikiam, Muyuna Km 7, Tena, Napo, Ecuador.
3Grupo de Investigación de Ciencias de la Tierra y Clima, Facultad de Ciencias de la Tierra y Agua, Universidad Regional Ama-
zónica Ikiam, Muyuna Km 7, Tena, Napo, Ecuador.
4Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay, Urcuquí, Ecuador.
*Autor para correspondencia: cristian.cargua@unmsm.edu.pe
Manuscrito recibido el 19 de mayo de 2022. Aceptado, tras revisión, el 06 de julio de 2023. Publicado el 1 de marzo de 2024.
Resumen
La carretera Puyo-Tena es propensa a deslizamientos de tierra debido a la geodinámica, geomorfología y materiales
geológicos de la zona (afloramientos y estratos inestables). En los últimos años, este problema ha provocado de for-
ma persistente la inutilización parcial o total de la carretera en numerosas ocasiones. El objetivo de la investigación
fue generar un modelo cartográfico de susceptibilidad a deslizamientos a partir de variables como la pendiente, las
formaciones geológicas, la cobertura y uso de la tierra, así como las distancias a fallas, carretera y ríos. El grado de
incidencia de deslizamientos se estimó como la combinación lineal de las variables ponderadas mediante el proceso
de jerarquía analítica. La importancia de este método semicuantitativo radica en su capacidad para desagregar un
problema de decisión complejo en un modelo de decisión más simple y coherente. El modelo cartográfico resultante
se reclasificó en cinco categorías de susceptibilidad: muy baja, baja, moderada, alta y muy alta. Los resultados mostra-
ron que 17 km de los 80 km de la carretera Puyo-Tena tienen una alta probabilidad a deslizamientos, lo que equivale
a 21,25% de la carretera. Además, dentro de este porcentaje, se determinó que existen quince regiones con alta proba-
bilidad de deslizamientos debido a su ubicación en zonas con fuertes pendientes, litología porosa y permeable, gran
cantidad de ríos y suelos agrícolas. Para la verificación del modelo se utilizó el área bajo la curva (en inglés AUC)
de la característica operativa del receptor (en inglés ROC). Los resultados de la verificación mostraron que el modelo
cartográfico para el área de estudio tiene un valor de precisión de 83,7%. El modelo cartográfico de susceptibilidad
a deslizamientos permitirá tomar las decisiones pertinentes para mitigar eventos potenciales que puedan poner en
peligro a transportistas, bienes materiales y residentes de la zona.
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Análisis de Susceptibilidad a Deslizamientos empleando el Proceso de Jerarquía Analítica en una
carretera amazónica del Ecuador
Palabras clave: susceptibilidad, deslizamiento, proceso de jerarquía analítica, sistema de información geográfica
(SIG), modelo cartográfico de susceptibilidad.
Abstract
The Puyo-Tena roadway is prone to landslides due to the geodynamics, geomorphology, and geological materials of
the area (unstable outcrops and strata). In recent years, this problem has persistently caused the road to be partially
or completely disabled on numerous occasions. The objective of the research was to generate a cartographic model
of landslides susceptibility based on variables such as slope, geological formations, land cover and land use, as well
as distances to faults, road, and rivers. The degree of landslides incidence was estimated as the linear combination of
the weighted variables using the analytic hierarchy process. The importance of this semi-quantitative method lies in
its ability to break down a complex decision problem into a simpler and more coherent decision model. The resulting
cartographic model was classified into five susceptibility categories: very low, low, moderate, high, and very high. The
results showed that 17 km out of the 80 km of the Puyo-Tena roadway have a high probability of landslides, which is
equivalent to 21.25% of the road. Furthermore, within this percentage, it was determined that there are fifteen regions
with a high probability of landslides due to their location in areas with steep slopes, porous and permeable lithology, a
large number of rivers, and agricultural soils. The area under the curve (AUC) of the receiver operating characteristic
(ROC) was used for model verification. The verification results showed that the cartographic model for the study area
has an accuracy value of 83.7%. The cartographic model of landslide susceptibility will enable relevant decisions to
be made to mitigate potential hazards that may endanger transporters, material goods, and residents of the area.
Keywords: susceptibility, landslide, analytical hierarchy process, geographic information system (GIS), susceptibility
mapping model.
Forma sugerida de citar: Cargua, C., Espin, R., Valencia, B., Simbaña, M., Araujo, S., Cornejo, C. y Ocampos,
A. (2024). Análisis de Susceptibilidad a Deslizamientos empleando el Proceso de Jerar-
quía Analítica en una carretera amazónica del Ecuador. La Granja: Revista de Ciencias
de la Vida. Vol. 39(1):116-136. http://doi.org/10.17163/lgr.n39.2024.07.
IDs Orcid:
Cristian J. Cargua: https://orcid.org/0000-0003-3036-270X
Ronny Espin: https://orcid.org/0000-0003-0409-4764
Bryan G. Valencia: https://orcid.org/0000-0002-5970-4964
Marco Simbaña: https://orcid.org/0000-0003-2974-3839
Sebastián Araujo: https://orcid.org/0000-0002-9704-5779
Carolina Cornejo: https://orcid.org/0000-0002-4421-1032
Anderson Ocampos: https://orcid.org/0000-0003-4094-2337
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1 Introducción
Los deslizamientos se caracterizan por ser movi-
mientos de masa de rocas, tierra y escombros bajo
la influencia directa de la gravedad (Cruden, 1991;
Cruden y Varnes, 1996). Estos movimientos son par-
te de la dinámica geológica del planeta influencia-
dos por actividades humanas, lluvias o sobrecar-
gas estáticas, que ocasionan que estos se aceleren
y en algunos casos sean catastróficos (Pourghasemi
y col., 2018; Basu y Pal, 2020). La susceptibilidad
a los deslizamientos indica qué tan propensa es
una zona en específico a fallar, ya sea a nivel local
o regional (Hearn y Hart, 2019). Esta susceptibili-
dad suele expresarse con un modelo cartográfico de
susceptibilidad a los deslizamientos que muestra
la probabilidad de ocurrencia de deslizamientos,
independientemente de la escala de tiempo. La re-
levancia de estos modelos cartográficos radica en
que su desarrollo es específico y detallado acerca de
una zona en particular.
Con el propósito de determinar la susceptibili-
dad a deslizamientos, la cartografía analiza varia-
bles que afectan la estabilidad del terreno como
la geología, geomorfología, topografía y distan-
cia a ríos (Raghuvanshi, Ibrahim y Ayalew, 2014;
Dahal y Dahal, 2017; Hamza y Raghuvanshi, 2017;
Vásquez, 2023). La elaboración de modelos carto-
gráficos de susceptibilidad considera la calidad de
datos, resolución espacial del área de trabajo y la
metodología para el análisis y digitalización de las
variables empleadas (Mansouri Daneshvar, 2014).
El desarrollo de estos modelos considera enfoques
cualitativos (como el método heurístico y método
Mora-Vahrson-Mora, cuantitativos (como el méto-
do determinístico y método estadístico) o la unión
de ambos. Históricamente, los primeros modelos en
desarrollarse constaban de datos cualitativos con
aspectos geológicos y morfológicos de deslizamien-
tos de laderas inventariadas (Nilsen y col., 1979;
Mallick y col., 2018). Progresivamente, fueron per-
feccionándose e incluían análisis más robustos co-
mo los análisis de jerarquía analítica (Komac, 2006;
Teši´c y col., 2020; Chanu y Bakimchandra, 2022), bi-
variados (Van Westen, 1997; Jamir y col., 2022), mul-
tivariados (Carrara, 1983; Benchelha y col., 2020;
Pham y col., 2021), regresión logística (Dai y col.,
2001; Lee y Min, 2001; Nhu y col., 2020; Wubalem
y Meten, 2020), lógica difusa (Ercanoglu y Gok-
ceoglu, 2004; Bahrami, Hassani y Maghsoudi, 2021;
Bien y col., 2022) y redes neuronales artificiales (Bra-
gagnolo, Silva y Grzybowski, 2020; Bravo-López
y col., 2022; Gameiro, Oliveira y Guasselli, 2022).
Los métodos cualitativos se caracterizan por in-
corporar la opinión del experto en función de resul-
tados empíricos realizados a pequeña escala (Demir
y col., 2013; Roccati y col., 2021; Asmare, 2023). Por
lo general, los métodos cualitativos más comunes
se limitan a analizar las propiedades geológicas y
geomorfológicas de deslizamientos inventariados.
Sin embargo, existen métodos cualitativos más so-
fisticados como los semicuantitativos (Nicu y As˘an-
dulesei, 2018; Dolui, Yuvaraj y Geetha, 2019). Un
método semicuantitativo emplea procedimientos
de ponderación y clasificación en métodos cualita-
tivos. Un claro ejemplo, es el proceso de jerarquía
analítica desarrollado por Saaty (1990), el cual ha
sido empleado en esta investigación. Este método
se ha convertido en una herramienta muy utiliza-
da ya que ayuda a los responsables de la toma de
decisiones a elegir el mejor criterio, reduciendo las
decisiones complejas a una serie de pares compara-
tivos y sintetizando los resultados (Sonker, Tripathi
y Singh, 2021). Por ello, es que esta herramienta ha
sido ampliamente utilizada por varios investiga-
dores en el mundo para el desarrollo de modelos
cartográficos para la susceptibilidad a los desliza-
mientos (Guillen y col., 2022; Ozturk y Uzel-Gunini,
2022; Salcedo y col., 2022; Wang y col., 2022; Okoli
y col., 2023).
Una característica de la región amazónica del
Ecuador es la frecuencia de deslizamientos de tierra
alrededor de principales poblados y redes impor-
tantes de conexión vial (Gobierno Cantonal de Pas-
taza, 2020; Gobierno Provincial de Napo, 2020; Se-
cretaría Técnica de la Circunscripción Territorial Es-
pecial Amazónica, 2021; Servicio Nacional de Ges-
tión de Riesgos y Emergencias, 2022b; Servicio Na-
cional de Gestión de Riesgos y Emergencias, 2022a).
Sin embargo, la baja resolución espacial de los mo-
delos de susceptibilidad disponibles a escala regio-
nal impide conocer la susceptibilidad de zonas pun-
tuales (Zumpano y col., 2014). Por ejemplo, la carre-
tera Puyo Tena, ubicada entre las provincias de
Pastaza y Napo, no cuenta con estudios a detalle
por parte de los gobiernos autónomos descentrali-
zados en relación a la susceptibilidad a los desliza-
mientos tal y como se aprecia en los reportes del
Gobierno Cantonal de Pastaza (2020) y Gobierno
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carretera amazónica del Ecuador
Provincial de Napo (2020). Esta carretera presenta a
menudo constantes deslizamientos que han afecta-
do la vialidad entre ambas provincias (Ecoamazóni-
co, 2014; Ecoamazónico, 2020; Ecoamazónico, 2021;
Correo, 2017; Obras Públicas Ecuador, 2022). Por lo
tanto, la presente investigación tiene como objetivo
generar un modelo cartográfico de susceptibilidad a
los deslizamientos que identifique las regiones más
propensas a deslizamientos a lo largo de la carre-
tera Puyo– Tena. Esta ruta se considera como una
importante red de conexión que une al Ecuador con
su Amazonía.
2 Descripción del Área de Estudio
La investigación se realizó en la carretera Puyo–
Tena, entre las provincias de Pastaza y Napo, en
la Amazonía ecuatoriana (Figura 1). La carretera se
encuentra delimitada al oeste por la Cordillera Real,
al norte por el cantón Tena, al este por la Cuenca
Oriente y al sur por el cantón Pastaza. Además, po-
see una gran variedad de geoformas como regiones
montañosas, vertientes y planicies (Ministerio del
Ambiente de Ecuador, 2014).
Los aspectos que engloban el área de estudio
son pendiente (desde 5a>70), altitud (desde los
449 metros sobre el nivel del mar (en adelante m.
s. n. m.) hasta los 1108 m. s. n. m.), precipitación
(desde los 3500 mm/año hasta los 4500 mm/año)
y suelos residuales. Además, el área de interés tie-
ne una temperatura promedio anual de 23,5 C y
una precipitación anual de 4200 mm (Harris y col.,
2020). Ciertas zonas de los taludes estudiados al ca-
recer de cobertura vegetal, contar con litología po-
rosa y precipitaciones fuertes, desarrollan condicio-
nes idóneas para que existan altos índices de infil-
tración, haciéndolos susceptibles a deslizamientos y
erosión del suelo (Laraque y col., 2004; Bravo y col.,
2017).
Figura 1. Ubicación del área de estudio.
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3 Materiales y Métodos
Se utilizó el Proceso de Jerarquía Analítica cono-
cido también como AHP por sus siglas en inglés
(Analytical Hierarchy Process). AHP es un método
semicuantitativo basado en la evaluación multicri-
terio de toma de decisiones para tratar problemas
complejos y multiatributos (Gudiyangada Nachap-
pa y col., 2020). El proceso de jerarquía analítica de-
sarrollado por Saaty (1990) desagrega un problema
de decisión compleja en diferentes niveles jerárqui-
cos y permite cuantificar las opiniones y transfor-
marlas en un modelo de decisión coherente. El pro-
ceso se basa en cuatro principios: i) desarrollo de
jerarquía, ii) comparación de pares, iii) síntesis de
juicios y iv) comprobación de consistencia. Este mé-
todo conjuntamente con la combinación lineal pon-
derada permite tener la representación gráfica de
las zonas más susceptibles a deslizamientos. Al fi-
nal, el proceso de jerarquía analítica confiere la me-
jor opción para la toma de decisiones (Mallick y col.,
2018; Basu y Pal, 2020; Zhou, Zhou y Tan, 2020). El
proceso llevado a cabo hasta obtener el modelo car-
tográfico de susceptibilidad a los deslizamientos se
detalla a continuación.
3.1 Inventario de Deslizamientos
De acuerdo con Wieczorek (1984), es necesario pro-
porcionar un mapa de deslizamientos para discer-
nir ubicaciones y especificar deslizamientos que se
han producido con diferentes escalas espaciales y
temporales. Por ende, una base de datos representa-
tiva de los deslizamientos es un requisito previo pa-
ra cualquier evaluación de peligro o riesgo de des-
lizamientos (Varnes e International Association of
Engineering Geology, 2021; Guzzetti y col., 1999), y
un modelo cartográfico de susceptibilidad a los des-
lizamientos no es la excepción. Utilizando ortofoto-
grafías como base, se identificaron deslizamientos
que luego fueron confirmados en campo median-
te tres días de recorrido (27, 28 y 29 de julio del
2021). Además, producto del recorrido in situ se en-
contraron otros deslizamientos. Cada deslizamiento
encontrado fue georreferenciado y caracterizado en
función de su litología y tipo de deslizamiento. En
total se identificaron 62 deslizamientos a lo largo de
la carretera de interés. En la Tabla 1 y Figura 2 se
muestran los deslizamientos de mayor tamaño.
Tabla 1. Parte representativa del inventario de los deslizamientos encontrados en la carretera Puyo-Tena.
Inventario Coordenadas Grado-Decimal Formación
Geológica
Tipo de
DeslizamientoLongitud Latitud
177,80881,1159Arajuno Rotacional
277,79471,0978Chalcana Caída
377,79331,0936Chalcana Caída
477,79051,0831Chalcana Rotacional
577,79121,0789Tiyuyacu Rotacional
3.2 Preparación de las Capas de las Varia-
bles de Deslizamientos
Toda la información utilizada para cumplir con el
objetivo se recopiló de fuentes gubernamentales y
educativas. Esta información se detalla en la Tabla
2. Se estableció que las variables a ser consideradas
en la susceptibilidad a los deslizamientos fueron las
formaciones geológicas, la pendiente, las fallas geo-
lógicas, la construcción de la carretera, la distancia
a ríos y la cobertura y uso de la tierra (en adelante
CUT). La selección de las seis variables y sus cate-
gorías se realizó en función a la información obte-
nida en campo y oficina. Estudios similares suscita-
do en la región respaldan la importancia de tomar
en cuenta este tipo de variables en la realización
de modelos cartográficos de susceptibilidad a los
deslizamientos (Klimeš y Rios Escobar, 2010; Ortiz
y Martínez-Graña, 2018; Barella, Sobreira y Zêzere,
2019; Orejuela y Toulkeridis, 2020; Vásquez, 2023).
Las categorías se refieren a las distintas divisiones
que tiene cada variable; por ejemplo, las formacio-
nes Napo, Tena y Mera son categorías de la variable
formaciones geológicas. Posteriormente, las varia-
bles seleccionadas fueron convertidas en capas te-
máticas como paso inicial en el desarrollo del mo-
delo cartográfico de susceptibilidad.
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a) b)
c)
d) e)
Figura 2. Deslizamientos de acuerdo con el inventario de la Tabla 1: a) es 1, b) es 2, c) es 4, d) es 3 y e) es 5.
Todas las capas temáticas fueron rasterizadas
con una resolución de píxel de 12,5 m. Todas las
ponderaciones hechas para las seis variables y sus
categorías fueron seleccionadas de acuerdo con los
análisis efectuados en campo y oficina. Las reclasi-
ficaciones para cada capa temática se realizaron con
base en los datos obtenidos de cada variable. Poste-
riormente, se combinaron las capas temáticas, anali-
zadas con el AHP mediante la Combinación Lineal
Ponderada (WLC por sus siglas en ingles Weighted
Linear Combination) el cual es un método analítico
e híbrido (cualitativo y cuantitativo) usado en SIG
para procesar capas ráster (Feizizadeh y Blaschke,
2013). La distancia a las fallas geológicas, carretera
y ríos se calcularon mediante la herramienta buffer
en QGIS. La pendiente se obtuvo a partir de un Mo-
delo Digital de Elevación o DEM por sus siglas en
inglés (Digital Elevation Model) de 12,5 m de reso-
lución del píxel para el área de estudio. Todos los
procedimientos de análisis espacial se realizaron en
el software libre QGIS versión 3,4 Madeira (Figura
3).
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Tabla 2. Fuentes de datos usados para el estudio.
Datos Descripción Fuente
Ortofotografías
(Resolución 0,30 m) Descargado PROGRAMA SIGTIERRAS
http://www.sigtierras.gob.ec/
Modelo Digital
de Elevación DEM
(Resolución 12,5 m)
Descargado ASF
https://search.asf.alaska.edu/#/
Pendiente Derivado del
DEM 12,5 m DEM 12,5 m
Formaciones
Geológicas Descargado MAGAP
http://geoportal.agricultura.gob.ec/
Fallas Geológicas Descargado PROYECTO SARA
https://sara.openquake.org/start
Carretera Descargado IGM
http://www.geoportaligm.gob.ec/portal/
Ríos Descargado IGM
http://www.geoportaligm.gob.ec/portal/
Cobertura y uso de la
Tierra (CUT) Descargado MAGAP
http://geoportal.agricultura.gob.ec/
Figura 3. Diagrama de Flujo del Estudio.
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carretera amazónica del Ecuador
Todas las capas temáticas vectoriales se rasteri-
zaron con resolución de píxel de 12,5 m ×12,5 m.
La rasterización permitió que las seis capas temáti-
cas pudieran ser combinadas y formar una sola capa
ráster. Se seleccionó la resolución de píxel de 12,5 m
debido a que con esa resolución espacial se trabajó
el DEM. El procedimiento de cada una de las varia-
bles se detalla a continuación.
Pendiente
Los valores de pendiente se extrajeron del DEM de
12,5 m de resolución de píxel. La pendiente es una
variable indispensable, ya que dependiendo de su
ángulo de inclinación ocasionará que haya mayor o
menor susceptibilidad a deslizamientos (Dolui, Yu-
varaj y Geetha, 2019; Nguyen y col., 2019; Bahrami,
Hassani y Maghsoudi, 2021). En este estudio, esta
capa temática se obtuvo al usar la librería gdaldem
de QGIS, y se categorizó en seis partes: <5, 5
12, 12 25, 25 40, 40 70y >70(Figura 4a).
La categorización se basó a partir de la reclasifica-
ción establecida por la fuente de los datos (Tabla 2).
Los valores de ponderación de esta y del resto de
variables se detallan en los resultados.
Formaciones Geológicas
Las formaciones geológicas, dependiendo de la li-
tología, permeabilidad y de la consolidación del te-
rreno, influirán en gran medida en la probabilidad a
los deslizamientos (Althuwaynee y Pradhan, 2017;
Salehpour Jam y col., 2021). Para el desarrollo de
esta capa temática, se registraron un total de siete
formaciones geológicas, depósitos aluviales, depó-
sitos coluviales y otros (sin descripción) a lo largo
de la carretera de interés (Figura 4b). La categoriza-
ción se basó en observaciones de las formaciones y
depósitos recientes.
Distancia a Fallas
Las zonas con fallas activas son susceptibles a des-
lizamientos (Demir y col., 2013; Ozdemir, 2020). Las
áreas más cercanas a esta zona tienen mayor pro-
babilidad de ocurrencia a deslizamientos, debido al
intenso cizallamiento. Para el desarrollo de esta ca-
pa temática, las distancias a la falla se categorizaron
en cinco clases: <200 m, 200 400 m, 400 600 m,
600 1000 m y >1000 m (Figura 4c). Esta categoriza-
ción se basó en las observaciones de afloramientos
afectados por las zonas de falla, los cuales aparecie-
ron hasta los 1000 m. De igual forma, las fallas pre-
sentes en el área de estudio corresponden a fallas
cuaternarias, aproximadamente <1,8 Ma.
Distancia a Carretera
Las carreteras situadas en zonas de taludes promue-
ve la existencia de una mayor susceptibilidad a des-
lizamientos, debido a la presencia de infraestructu-
ras, proceso de colonización, aparición de nuevos
asentamientos y conexiones con otras carreteras (Ig-
we y col., 2020; Panchal y Shrivastava, 2020). Duran-
te los trabajos de campo, se evidenció que, a cau-
sa de estos cuatro factores, existieron afloramientos
afectados situados hasta 750 m de la línea de carre-
tera. Por tal motivo, esta capa temática se categorizó
en cuatro clases: <250 m, 250 500 m, 500 750 m
y>750 m (Figura 4d).
Distancia a Ríos
Los ríos erosionan el terreno favoreciendo así los
deslizamientos de suelo (Achour y col., 2017; Teši´c
y col., 2020). En el campo se evidenciaron desliza-
mientos ubicados hasta 750 m, medidos desde el
margen de los ríos. Se produjo un mayor número de
deslizamientos cerca de los ríos y una mayor masa
desplazada, en comparación con regiones más dis-
tantes donde hubo menor número de deslizamien-
tos. Por lo tanto, para esta capa temática, los ríos se
categorizaron en cinco clases: <50 m, 50 250 m,
250 500 m, 500 750 m y >750 m (Figura 4e).
Cobertura y Uso de la Tierra (CUT)
La CUT es una variable importante que interviene
en procesos de deslizamientos. La remoción de bos-
ques para convertirlos en pastizales, zonas agríco-
las o en zonas de expansión urbana, intensifica la
erosión y flujo de caudales cuando existe precipita-
ción. Estos acontecimientos favorecen en gran me-
dida a la ocurrencia de deslizamientos del terreno
(Guevara, Carbajal y Tuxpan Vargas, 2020; Roccati
y col., 2021). Para el desarrollo de esta última capa
temática se registraron cinco categorías de uso de
tierra: Agricultura, Área sin Cobertura Vegetal, Bos-
que, Vegetación Arbustiva y Zona Antrópica (Figu-
ra 4f). Los cuerpos de agua fueron excluidos, ya que
se analizaron en la variable de distancia a ríos.
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Figura 4. Capas temáticas de las variables a lo largo de la carretera Puyo– Tena: (a) Pendiente, (b) Formaciones Geológicas, (c)
Distancia a Fallas, (d) Distancia a Carretera, (e) Distancia a Ríos y (f) CUT.
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3.3 Cartografía de Susceptibilidad
Para la aplicación del método AHP es indispensable
asignar un peso relativo a las variables. Los cálculos
matemáticos para obtener los valores de cada paso
del AHP se realizaron utilizando el software RStu-
dio. A continuación, se describen en detalle los pa-
sos utilizados. a) Desarrollo de la estructura jerár-
quica de las variables. b) Matriz de juicios por com-
paración de pares. Ponderación relativa de acuerdo
a la Tabla 3 (Saaty, 1977). Aplicando el criterio de
esta tabla, se decidió qué variable es más influyente
con relación a otra variable. Se estableció la priori-
dad y se ponderaron las seis variables. c) Síntesis de
juicios comparativos. Cálculo de la prioridad final
de cada variable de acuerdo a la tabla (Saaty, 1977).
En este punto se obtuvo la ponderación final nor-
malizada de cada variable, determinando así cuán-
to aportaron las variables para cumplir con el obje-
tivo. d) Evaluación de Consistencia. Permitió verifi-
car si las ponderaciones de los juicios comparativos
tuvieron lógica. e) Combinación de capas temáticas
y obtención del modelo cartográfico de susceptibili-
dad. f) Reclasificación del modelo cartográfico final
de susceptibilidad.
Tabla 3. Escala fundamental de Saaty (1977).
Valor Definición Explicación
1 Igual de importancia Dos elementos de decisión influyen por igual
en el elemento de decisión principal.
3Moderadamente más
importante
Un elemento de decisión es moderadamente
más influyente que otro.
5 Mucho más importante Un elemento de decisión tiene más
influencia que otro.
7Muchísimo más
importante
Un elemento de decisión tiene una influencia
significativamente mayor que el otro.
9Extremadamente más
importante
La diferencia de decisión entre
las influencias de los dos elementos de
decisión es extremadamente significativa.
2, 4, 6, 8 Valores de juicios
intermedios
Valores de juicio entre igual, moderadamente,
mucho y extremadamente
Una vez realizada las ponderaciones, emplean-
do el cálculo de coherencia o radio de coherencia
(CR), se determinó si el cálculo concluyó correcta-
mente o no, descrita en la Ec (1). Así fue posible re-
conocer si hubo coherencia o no en la comparación
de rango de importancia de cada variable.
CR =
CI
RI (1)
Donde, RI (Tabla 4) se refiere al índice de consis-
tencia aleatorio; en cambio, CI se refiere al índice de
consistencia descrito en la Ec (2). El RI es un valor
definido que es parte del método AHP.
CI =
λmax n
n1(2)
Donde, λmax es el valor propio máximoy se cal-
cula a partir de la matriz y nes el orden de la matriz.
Según Saaty (1990), la relación de coherencia debe
ser menor o igual a 10% o una imprecisión inferior
a 10%. El principio consiste en comparar el juicio
con la comparación aleatoria de los elementos. Fi-
nalmente, las ponderaciones integraron las distin-
tas clases causales en un único índice de susceptibi-
lidad a los deslizamientos, LSI, utilizando la Ec (3)
(Saaty, 1990).
LSI =
n
i=1
RiWi(3)
Donde, Rison las clases de clasificación de cada
variable y Wison las ponderaciones para cada una
de las variables condicionantes de los deslizamien-
tos. El modelo cartográfico LSI resultante se recla-
sificó en cinco clases de susceptibilidad: muy baja,
baja, moderada, alta y muy alta. Estas cinco divisio-
nes se realizaron de acuerdo al método de cuantiles,
utilizando los valores de los píxeles del modelo car-
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CIENCIAS DE LA TIERRA Cargua et al.
tográfico final de susceptibilidad a los deslizamien-
tos.
3.4 Validación del Modelo Cartográfico
Una validación adecuada se obtiene comparando
el modelo cartográfico final, desarrollado a partir
del método AHP, con el mapa de inventario de des-
lizamientos (Basu y Pal, 2020; Ozdemir, 2020). La
validación se realizó mediante el método de la Cur-
va de Características Operativas del Receptor (ROC
por sus siglas en inglés Receiver Operating Cha-
racteristics), el cual ha sido ampliamente utilizado
para este tipo de estudios (Igwe y col., 2020; Bah-
rami, Hassani y Maghsoudi, 2021; Salehpour Jam
y col., 2021; Kincal y Kayhan, 2022).
La curva ROC se utiliza para mostrar gráfica-
mente la correlación entre la tasa de verdaderos po-
sitivos y la tasa de falsos positivos (Soeters y Van
Westen, 1996; Williams y col., 1999; Althouse, 2016).
En el área bajo la curva (AUC por sus siglas en in-
glés Area Under the Curve) de la curva ROC, mien-
tras más próxima se encuentre a 1,0 tendrá una ma-
yor predicción del modelo cartográfico; en cambio,
mientras más cercano esté a 0,5 el modelo carecerá
de confiabilidad ya que tendrá una predicción alea-
toria.
Tabla 4. Índice de Consistencia Aleatorio de Saaty (1990).
n12345678910
RI 0 0 0,58 0,90 1,12 1,24 1,32 1,41 1,45 1,49
4 Resultados
4.1 Proceso de Jerarquía Analítica
El desarrollo de la jerarquización y comparación de
pares permitió conocer el grado de influencia de
las variables en los procesos de deslizamientos del
suelo (Tabla 5). Las variables más destacadas fue-
ron pendiente, formaciones geológicas, distancias
a ríos y cobertura y uso de la tierra, mientras que
las menos influyentes fueron distancias a carrete-
ra y fallas. El análisis del radio de coherencia para
cada variable y para el modelo cartográfico final
de susceptibilidad obtuvieron un valor inferior a
0,10 (Tabla 5 y Tabla 6). Estos valores reflejan que
el procedimiento AHP fue realizado correctamente.
Tras el desarrollo de la jerarquización, compara-
ción de pares, juicios comparativos y evaluación de
consistencia se obtuvo la matriz final con las ponde-
raciones de las seis variables para realizar el modelo
final de susceptibilidad a los deslizamientos (Tabla
6).
El modelo final de susceptibilidad a desliza-
mientos se reclasificó en cinco clases: muy baja, ba-
ja, moderada, alta y muy alta (Figura 5). Con ba-
se en los datos de la (Tabla 7), los porcentajes del
área de susceptibilidad fueron muy baja (0,64%),
baja (31,96%), moderada (50,87%), alta (15,83%) y
muy alta (0,70%). Una vez culminado el modelo,
se encontró que en la carretera Puyo-Tena existen
quince regiones con clases de susceptibilidad alta y
muy alta (Figura 5 y Tabla 8), donde cuatro de ellas
se encuentran cerca de los poblados de Puyo, Santa
Clara, Arosemena Tola y Puerto Napo. Las quince
regiones fueron seleccionadas tras la observación y
análisis del modelo final. Los deslizamientos inven-
tariados se colocaron sobre el modelo cartográfico
final y gran parte de ellos se situaron dentro de estas
quince regiones de alta y muy alta susceptibilidad a
los deslizamientos.
4.2 Validación del Modelo Cartográfico
Se utilizó la librería “ROCR” del paquete “ROCR”
en el software RStudio para evaluar la precisión de
nuestro modelo cartográfico de susceptibilidad a los
deslizamientos. El análisis de la curva ROC reve-
un AUC de 0,837 lo que indica una precisión de
predicción de 83,7% (Figura 6). Esta métrica es una
medida confiable para evaluar el rendimiento del
modelo en la predicción de los deslizamientos.
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carretera amazónica del Ecuador
Tabla 5. Matriz de jerarquización y comparación de pares de las variables.
Variables Categorías Ponderación
Categorías
Ponderación
Variables
Pesos
Categorías
CR
Variables
Formaciones
Geológicas
Depósito
Aluvial 2
7
0,039 0,0032
Formación
Tena 8 0,154
Formación
Mera 7 0,135
Formación
Arajuno 8 0,154
Formación
Chambira 6 0,115
Formación
Napo 5 0,097
Formación
Tiyuyacu 6 0,115
Formación
Chalcana 5 0,097
Depósito
Coluvial 4 0,077
Otros 1 0,020
Fallas
<200 9
2
0,359 0,0011
200 400 7 0,280
400 600 5 0,199
600 1000 3 0,120
>1000 1 0,039
Pendiente
<5° 1
9
0,039 0,0028
5 12° 2 0,077
12 25° 4 0,154
25 40° 5 0,193
40 70 ° 8 0,308
>70° 6 0,230
Distancia a
Carretera
<250 7
3
0,411 0,0033
250 500 5 0,294
500 750 3 0,176
>750 2 0,118
Distancia a
Ríos
<50 9
6
0,375 0,0017
50 250 7 0,292
250 500 4 0,167
500 750 3 0,125
>750 1 0,043
CUT
Agricultura 7
5
0,368 0,0039
Área sin
Cobertura
Vegetal
1 0,053
Bosque 4 0,211
Vegetación
Arbustiva 5 0,263
Zona Antrópica 2 0,105
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Tabla 6. Matriz de comparación de pares y ponderación final de cada variable causante de deslizamientos de tierra.
Matriz de Comparación de Pares Ponderación CR
Final
Pendiente Formaciones
Geológicas Ríos CUT Carretera Fallas
Pendiente 1,00 0,281
0,0039
Formaciones
Geológicas 0,78 1,00 0,219
Ríos 0,67 0,86 1,00 0,187
CUT 0,56 0,72 0,84 1,00 0,157
Carretera 0,34 0,43 0,50 0,60 1,00 0,094
Fallas 0,23 0,29 0,34 0,40 0,67 1,00 0,063
5 Discusión
En esta investigación se utilizó el método AHP ba-
sado en SIG como método de evaluación multicrite-
rio para identificar zonas con susceptibilidad a los
deslizamientos en la carretera Puyo– Tena. Los da-
tos presentados de las seis variables muestran cómo
influyen en la susceptibilidad a los deslizamientos
a lo largo de la carretera de estudio; situación si-
milar en los estudios de Hepdeniz (2020) y Chanu
y Bakimchandra (2022). A raíz de la jerarquización,
ponderación de pares, juicios comparativos y el va-
lor obtenido en el radio de consistencia (CR <0,1)
se conoció que las ponderaciones efectuadas en las
variables son confiables y que fueron realizadas co-
rrectamente. Además, con la validación del modelo
cartográfico mediante el área bajo la curva AUC de
la curva ROC se obtuvo 0,837, lo que nos permite
respaldar que la calidad del modelo desarrollado de
susceptibilidad a los deslizamientos cuenta con la
característica de ser muy buena (Roy y Saha, 2019;
Sonker, Tripathi y Singh, 2021).
En comparación con estudios similares realiza-
dos en carreteras de otros países, se observaron re-
sultados diferentes a los obtenidos en esta investi-
gación. La carretera de India estudiada por Panchal
y Shrivastava (2022) presentó un valor cercano al de
nuestro estudio, con un AUC de 0,825. Por otro la-
do, la carretera de China-Pakistán estudiada por Ali
y col. (2019), obtuvo un AUC de 0,72, mientras que
la carretera estudiada en Argelia por Achour y col.
(2017), consiguió un valor de AUC de 0,66. Esta bre-
ve comparación revela la variabilidad de los valores
de AUC en estudios realizados en diferentes regio-
nes del mundo. Dicha variación estará relacionada
con el número de deslizamientos inventariados y la
calidad del modelo cartográfico final de la suscepti-
bilidad a los deslizamientos. De acuerdo con al buf-
fer de 1000 m analizado a lo largo de la carretera
de estudio, un 16,53% (25,38 km2) corresponden a
regiones potenciales para deslizamientos de tierra
repartido 15,83% (24,31 km) en alta y 0,70% (1,07
km) en muy alta susceptibilidad. El resto, aproxi-
madamente 83,57% (128,14 km2) de la carretera, no
representa gran riesgo para una posible eventuali-
dad a deslizamientos.
Tabla 7. Áreas de las categorías del modelo cartográfico de sus-
ceptibilidad a los deslizamientos.
Categorías de
Susceptibilidad Área
[km2]
Área
[%]
Muy Baja 0,97 0,64
Baja 49,07 31,96
Moderada 78,10 50,87
Alta 24,31 15,83
Muy Alta 1,07 0,70
Total 153,52 100%
Conforme al modelo cartográfico LSI de suscep-
tibilidad a los deslizamientos (Figura 5) y los datos
que muestra la Tabla 8, aproximadamente 17 km
de los aproximadamente 80 km que son de la ca-
rretera Puyo– Tena son susceptibles a deslizamien-
tos, es decir, un 21,25% de la carretera tiene peligro
a deslizamientos de tierra. Una vez analizadas las
variables in situ y digitalmente, se determinó que
las cuatro variables más importantes en intervenir
en procesos de deslizamientos en este sitio de estu-
dio son: pendiente, formaciones geológicas, distan-
cias a ríos y CUT; por el contrario, las dos variables
restantes distancia a carretera y distancia a fallas,
son las que tienen menos influencia. Para esta inves-
tigación las variables analizadas tienen esta jerar-
quía, pero como mencionan He y Beighley (2008),
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Análisis de Susceptibilidad a Deslizamientos empleando el Proceso de Jerarquía Analítica en una
carretera amazónica del Ecuador
quizás en otras condiciones y otra zona de estudio,
las variables menos influyentes podrían ser más de-
terminantes. Por ejemplo, si una carretera en cons-
trucción está atravesando montañas pronunciadas
(Pourghasemi, Pradhan y Gokceoglu, 2012), o si la
zona de estudio está cerca de zonas de fallas activas
causante de terremotos (Abedini, Ghasemyan y Re-
zaei, 2017), serían las principales variables para la
susceptibilidad a deslizamientos.
Tabla 8. Principales regiones de la carretera Puyo-Tena con susceptibilidad alta y muy alta a los deslizamientos.
Región km
[Inicio]
Coordenadas
Grado-Decimal km
[Fin]
Coordenadas
Grado-Decimal
Longitud Latitud Longitud Latitud
1 0,125 -78,0500 -1,5088 3,692 -78,0236 -1,4993
2 14,163 -77,9987 -1,4235 14,275 -77,9988 -1,4225
3 29,018 -77,9238 -1,3486 29,329 -77,9224 -1,3465
4 36,498 -77,8880 -1,3119 36,765 -77,8858 -1,3111
5 38,933 -77,8822 -1,2963 39,679 -77,8840 -1,2914
6 41,097 -77,8897 -1,2853 42,424 -77,8898 -1,2746
7 44,583 -77,8886 -1,2569 48,331 -77,8821 -1,2304
8 56,780 -77,8547 -1,1634 57,653 -77,8511 -1,1568
9 59,150 -77,8425 -1,1470 60,820 -77,8328 -1,1361
10 63,517 -77,8169 -1,1197 63,938 -77,8137 -1,1217
11 66,121 -77,8053 -1,1076 66,700 -77,8018 -1,1042
12 67,864 -77,7920 -1,1051 68,886 -77,7947 -1,0973
13 70,238 -77,7901 -1,0871 70,937 -77,7916 -1,0812
14 72,836 -77,7904 -1,0657 73,655 -77,7912 -1,0597
15 75,536 -77,7966 -1,0459 76,381 -77,7951 -1,0391
Con base en los resultados, se determina que
existen quince regiones de la carretera con gran
probabilidad de deslizamientos (Figura 5 y Tabla
8). La mayoría de estas regiones se ubican fuera de
los principales poblados a excepción de las regiones
1, 6, 8 y 15 que se localizan cerca de los poblados
de Puyo, Santa Clara, Arosemena Tola y Puerto Na-
po, respectivamente. A pesar de la cercanía, esto
no representa un riesgo latente a los habitantes de
estos sectores. Para este estudio, la pendiente es
la variable más importante debido a que la mayo-
ría de los deslizamientos inventariados muestran
rasgos de ser influenciados por la inclinación del
afloramiento; escenario similar en los estudios de
Dolui, Yuvaraj y Geetha (2019) y Bahrami, Hassani
y Maghsoudi (2021).
La mayoría de los deslizamientos se encuentran
en zonas con pendientes >40, específicamente en
el rango de 40 70. Las formaciones geológicas
se consideran la segunda variable de incidencia im-
portante, ya que su constitución litológica, resisten-
cia geomecánica y porosidad intervienen en la ocu-
rrencia a los deslizamientos. Las condiciones físicas
de cada formación geológica influyen de distinta
manera para la aparición de deslizamientos. Forma-
ciones geológicas como Chambira, Tiyuyacu, Mera,
Tena y Arajuno, cuentan con litología porosa, baja
resistencia geomecánica y con poca resistencia a la
permeabilidad; por tal razón, cuentan con gran nú-
mero de deslizamientos. Los ríos son la tercera va-
riable importante. Los distintos ríos atraviesan di-
versas zonas de alta y baja pendiente, favoreciendo
así la erosión del terreno y pérdida en la resisten-
cia del suelo. La mayoría de deslizamientos se en-
contraron cerca de los ríos grandes y pequeños, lo
que da una clara idea que es una variable impor-
tante en procesos de deslizamientos. Por último, la
CUT también se considera una variable importante.
El cambio del uso de la tierra provoca que el suelo
se degrade, pierda resistencia mecánica y ocasione
mayor infiltración de agua y por tanto sea más sus-
ceptible a deslizamientos. Todos estos aspectos son
influenciados por actividades antrópicas que se ob-
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CIENCIAS DE LA TIERRA Cargua et al.
servan claramente a lo largo de la carretera Puyo-
Tena. En cambio, la distancia a la carretera y la dis-
tancia a fallas son las que menos influyen en los des-
lizamientos del terreno. La carretera Puyo Tena, al
ser asfaltada, tiene gran ocurrencia de tránsito, pe-
ro los movimientos originados por vehículos o ac-
tividades humanas, no influyen en gran proporción
para que haya deslizamientos.
Figura 5. Modelo cartográfico LSI de Susceptibilidad a los Deslizamientos usando el método AHP. Regiones de la carretera
Puyo-Tena.
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Las fallas geológicas son detonantes de sismos,
los cuales generan movimientos de terreno. Los sis-
mos en la Amazonía han sido menores en cantidad,
en comparación a otras regiones del país, además
las afectaciones han sido leves (Rivadeneira y col.,
2007). Hasta la actualidad, en la carretera de estu-
dio estos sismos son de baja magnitud con poca
periodicidad y no tiene gran repercusión para des-
lizamientos. Por tal razón, estas dos variables son
las que menos influyen para la ocurrencia de desli-
zamientos en la zona de estudio.
Por último, en décadas recientes se han desarro-
llado nuevos métodos cartográficos para el análisis
de susceptibilidad a deslizamientos como regresión
logística, redes neuronales, machine learning y AHP.
El método AHP se basa a partir de inventarios de
deslizamientos y análisis estadísticos, multicriterio,
criterio del experto, jerarquización, entre otros. Se
tomaron en cuenta seis variables que están presen-
tes de manera habitual en procesos de deslizamien-
tos de tierra. La jerarquización de cada una de ellas
estuvo sujeta al inventario de deslizamientos y al
conocimiento del área de estudio. A partir de los
cuatro principios del método AHP se logró obtener
un modelo cartográfico LSI de susceptibilidad a los
deslizamientos, y así determinar las principales re-
giones susceptibles a los deslizamientos de tierra de
la carretera Puyo-Tena.
Figura 6. Curva ROC del modelo cartográfico de susceptibilidad a los deslizamientos usando el método AHP.
6 Conclusiones
La susceptibilidad a los deslizamientos en la carre-
tera Puyo-Tena, evaluada mediante el método AHP,
permitió una rápida y práctica manipulación de los
datos físicos del área de estudio. El modelo carto-
gráfico LSI de susceptibilidad se obtuvo mediante
la jerarquización, ponderación y digitalización de
las seis variables que intervinieron en la investiga-
ción. La validación a través del método AUC/ROC
dio un valor de 0,837 correspondiente a una preci-
sión de predicción de 83,7%. Este valor respaldó la
calidad del modelo cartográfico desarrollado con la
característica de ser muy bueno. La aplicación del
método AHP permitió identificar las variables de
mayor influencia, las cuales fueron pendiente, for-
maciones geológicas, distancias a ríos y cobertura y
uso de la tierra. De primera mano, el modelo LSI de
susceptibilidad a los deslizamientos se reclasificó en
cinco clases de susceptibilidad obteniendo superfi-
cies de 0,64%, 31,96%, 50,87%, 15,83% y 0,70% para
las clases de muy baja, baja, moderada, alta y muy
alta, respectivamente. Se determinó que aproxima-
damente 17 km de los aproximadamente 80 km que
son de la carretera Puyo Tena son susceptibles a
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deslizamientos, es decir, un 21,25% de la carretera
posee potencial a deslizamientos de tierra. Además,
se conoció que la carretera estudiada cuenta con
15 regiones entre alta y muy alta probabilidad pa-
ra la ocurrencia de deslizamientos. Estas regiones
se situaron sobre zonas de alta pendiente, litología
porosa y permeable, gran cantidad de ríos y suelos
aptos para la agricultura. De igual forma, las regio-
nes 1, 6, 8 y 15 se situaron cerca a los poblados de
Puyo, Santa Clara, Arosemena Tola y Puerto Napo,
respectivamente. Estas regiones, a pesar de su cer-
canía a los poblados en mención, aparentemente no
representan un riesgo para los habitantes del sector.
El modelo cartográfico de susceptibilidad a des-
lizamientos proporciona información coincidente
con el inventario de deslizamientos levantado en
campo. Este modelo puede ser manejado por ins-
tituciones gubernamentales o no gubernamentales
que tienen como fin la planificación del uso de tie-
rra, planificación y gestión del territorio o fines si-
milares. El modelo de susceptibilidad permitirá to-
mar decisiones para evitar posibles peligros que
atenten contra la vida y bienestar de la población,
planificar una eficiente red vial, considerar las me-
jores opciones para la expansión urbana y rural; in-
clusive, desarrollar políticas de construcción aleda-
ñas a las vías.
Contribución de los autores
CJCQ; Conceptualización, Curación de datos, Aná-
lisis formal, Adquisición de financiación, Investi-
gación, Metodología, Administración de proyec-
to, Recursos, Software, Supervisión, Validación, Vi-
sualización, Escritura-borrador original y Escritu-
ra–revisión y edición. JREC; Conceptualización,
Curación de datos, Análisis formal, Adquisición
de financiación, Investigación, Metodología, Ad-
ministración de proyecto, Supervisión, Validación,
Escritura-borrador original y Escritura-revisión y
edición. BGVC; Conceptualización, Curación de da-
tos, Análisis formal, Investigación, Metodología,
Supervisión y Validación. MVST; Conceptualiza-
ción, Investigación y Metodología. JSAS; Concep-
tualización, Investigación y Metodología. ECCB; In-
vestigación, Recursos, Software, Escritura-borrador
original, Escritura–revisión y edición. ADOC; In-
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