Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental MDE y Análisis del terreno.

Transcripción

1 MDE y Análisis del terreno. Sistemas de Información Geográfica

2 Análisis del terreno. - El estudio del terreno es un tema muy estudiado por los SIG. - El estudio del terreno tiene un ámbito de utilidad amplísimo, por la cantidad de información que se puede derivar de capas con información del terreno. - Muchas aplicaciones en muchas ramas de interés para la Ingeniería ambiental (Civil). Sistemas de Información Geográfica

3 Aplicación de un MDE (Olaya, 2012). - Toma de datos de elevación (muestreo). - Generación de un modelo de superficie con los datos tomados (Modelos generados). - Corrección de errores. - Cálculo de parámetros y elementos derivados. - Empleo de los parámetros derivados. Sistemas de Información Geográfica

4 Modelo Digital de Elevaciones. - Equivalente informatizado de las curvas de nivel clásicas. - El MDE es un caso específico de los MDT. - MDT (modelo digital del terreno): «estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua». - Algunas veces se suele asumir que MDT es un modelo de elevaciones incluyendo elementos de la superficie (casas, árboles ) y MDE es la altura a nivel del suelo. Olaya, Sistemas de Información Geográfica

5 Modelo Digital de Elevaciones. - Describe la altimetría de una zona mediante un conjunto de cotas. - Permite la construcción de modelos derivados. - Modelos derivados: pendiente, aspecto - Se puede complementar con información auxiliar para elaborar modelos más complejos y simulaciones físicas. Felicísimo, 2012.

6 - Un MDE es un campo escalar, no es como tal un modelo tridimensional, no puede representar cuevas por ejemplo. - Idealmente es derivable en cada punto por ende permite obtener modelos derivados.

7 MDE - Usualmente ráster, mayores prestaciones para el análisis. - Tamaño de celda. - Distribución regular. - «Representación matricial regular de la variación continua del relieve en el espacio» Olaya, Sistemas de Información Geográfica

8 Estructuras de datos. - De forma general la unidad básica de un MDE es un punto acotado. - Se pueden encontrar MDE en los dos formatos: - Vectorial - Raster.

9 Enfoque vectorial. - Los atributos del terreno se representan con puntos, líneas o polígonos. - Con puntos se define la posición (X, Y) y un atributo de altura (Z).

10 Líneas y polígonos. - Se representa la altura como una serie de puntos de altura única. - Los polígonos son agrupaciones de líneas.

11 Problemas del enfoque vectorial. - Problemas de interpretación del relleno. - Cuál es el método de interpolación a emplear? - En el caso de las isolíneas, en zonas planas, tienen una distribución espacial poco realista. - Lo que ocasiona problemas al interpolar y crea superficies que no son reales y que podrían complicar el empleo de modelos derivados en estas zonas.

12 Artefactos de interpolación en zonas planas.

13 El modelo TIN. - Se compone de una red de triángulos contiguos. - Triangulated Irregular Network. - Es el principio de la triangulación de Delaunay. - Se trata de una estructura en que se representa el terreno por un conjunto de superficies planas que se ajusta al conjunto de puntos.

14 Revisado en la clase de Interpolación.

15 TIN - Esta representación presenta resultados razonables. - Aunque la interpretación del relleno es un poco ambigua. - Al ser de tipo vectorial, respeta accidentes geográficos, fondos de valles, cimas. - Se ajusta a la envolvente geográfica. - Como tal no es un método de interpolación, sino mas bien un modelo de datos.

16 Desventajas. - Importante consumo de memoria. - Tiempo de cálculo elevado, con muchos puntos de datos (inclusive para hacer un zoom). - Si se derivan Isolíneas a partir de un TIN, las curvas presentan angulosidades. - Las variables derivadas, presentan cambios bruscos.

17 - Celdas con valores. Modelo raster.

18 - Captura de datos. - Directos. Cómo se crean? - Altimetría: radar, LIDAR.. - GPS. - Topografía. - Indirectos. - Restitución de fotografía aérea. - Digitalización manual. - Digitalización automática. 2.pdf Sistemas de Información Geográfica

19 - Interpolación: Cómo se crean? - IDW: no es adecuado por los artefactos que genera. - Kriging: Es un buen interpolador, pero genera superficies suaves, alta precisión pero no refleja la configuración del relieve. - Kriging es sensible a valores extremos. 2.pdf Sistemas de Información Geográfica

20 MDE-Interpolación. - Splines: Se recomienda su aplicación pero con consideraciones respecto a la forma de la zona a la cual se aplica. Como se ha visto se generan superficies suavizadas que podrían en ciertos casos no ser reales. - Métodos globales: No es adecuado. Sistemas de Información Geográfica

21 MDE-Interpolación. - Generación de un MDE a partir de curvas de nivel. - IDW. - V.surf.contour - Generar los modelos de hillshade en cada caso - Visualmente qué modelo presenta mejores resultados? Sistemas de Información Geográfica

22 MDE Interpolación. - Cada método de interpolación tiene características que pueden ser ventajosas o desventajosas en función de la zona en donde se quiera aplicar. - El conocimiento de la zona es imprescindible para la selección del método de interpolación. - Existen métodos específicos para obtener resultados coherentes (ANUDEM). Sistemas de Información Geográfica

23 Preparación del MDE. - Eliminación de errores. - Descripción precisa del relieve. - Descripción de los procesos que se llevan a cabo (hidrológicos, ecológicos). En algunos casos se deben hacer correcciones previa la derivación de modelos a partir del MDE: relleno de vacíos.. Ejemplo: r.fill.dir: crea un MDE nuevo sin depresiones. Sistemas de Información Geográfica

24 Modelos derivados del MDE. - Mapas de pendientes. - Mapas de dirección de la pendiente (aspecto). - Mapas de sombreado. - Mapas de visibilidad (cuencas de visibilidad). - Perfiles topográficos. - Volúmenes. - Modelación SIG. Sistemas de Información Geográfica

25 Modelos derivados. - A partir de los MDE, es posible construir un conjunto de modelos digitales que representen variables derivadas de la topografía, sin la intervención de información externa. - Pendiente, orientación, curvatura, rugosidad.

26 Pendiente. - Calcula la tasa máxima de variación entre una celda y sus adyacentes. - Cada celda tiene un valor de pendiente. - Valores de pendiente bajos, indican terrenos planos y viceversa. - Se puede expresar la pendiente en grados o en porcentaje.

27 Pendiente. - Felicísimo define a la pendiente como el ángulo existente entre el vector gradiente en ese punto (P) y eje vertical (z).

28 - Cuando la inclinación es 45 grados, la pendiente es 100%. - Conforme la pendiente tiende a 90 grados, el porcentaje tiende a infinito. alculating_slope

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30 Pendiente Aplicaciones. - Aplicación de modelos de riesgo de erosión. - Modelos de inundación. - Peligros de deslizamientos. - Análisis de unidades geomorfológicas. - Apoyo a otra cartografía.

31 Orientación. - Calcula la orientación de una superficie raster. - Puede pensarse como la dirección de la pendiente, expresada en grados, medidos desde el norte, en sentido horario. - Las áreas planas tiene valor de orientación de help/index.html#//009z000000vp000000

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33 Aplicaciones. - Cálculo de la iluminación solar. - Identificar pendientes específicas, para ubicar o zonificar zonas con riesgo de avalanchas o crecidas. - Identificar zonas planas. - Cálculo de la irradiación solar. - Modelos de vegetación.

34 Herramientas de visualización. - NVIZ. - QGIS2threejs.

35 - Próxima clase: Aplicaciones: - Aplicaciones: visibilidad. - Aplicaciones: hidrología. - Aplicaciones: Ambientales.