Programa de Postgrado en Tecnología, Administración y Ges

Transcripción

1 Programa de Postgrado en Tecnología, Administración y Gestión del Agua Universidad de Murcia Máster en Consultoría hidrológica y manejo de ecosistemas acuáticos: Sistemas de Información Geográfica

2 Introducción Se denomina MDT al conjunto de capas raster que representan distintas características de la superficie terrestre derivadas de una capa de elevaciones: Modelo Digital de Elevaciones (MDE); Se trata de uno de los elementos básicos de cualquier representación digital de la superficie terrestre, y es la base para gran número de aplicaciones en ciencias de la Tierra, ambientales e ingenierías.

3 Introducción Se denomina MDT al conjunto de capas raster que representan distintas características de la superficie terrestre derivadas de una capa de elevaciones: Modelo Digital de Elevaciones (MDE); Se trata de uno de los elementos básicos de cualquier representación digital de la superficie terrestre, y es la base para gran número de aplicaciones en ciencias de la Tierra, ambientales e ingenierías.

4 Fases en la utilización de un MDE 1 Generación del MDE 2 Visualización en dos dimensiones o mediante levantamientos 3D de todas las capas 3 Análisis del MDT (estadístico, morfométrico, etc.) 4 Manipulación del MDE para obtener otras capas del MDT (pendiente, orientación, curvatura, etc.) 5 Aplicación, por ejemplo como variable independiente en modelos de interpolación, hidrológicos, etc.

5 Formatos de codificación de un MDT

6 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Métodos directos mediante sensores remotos: Altimetría: Scanning Airborne Terrain Mapper (ATM), Radargrametría.

7 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Métodos directos mediante sensores remotos: Altimetría: Scanning Airborne Terrain Mapper (ATM), Radargrametría.

8 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Métodos directos sobre el terreno: Topografía convencional, Sistemas de Posicionamiento GPS, on métodos precisos y su resolución se decide a priori, el principal inconveniente es su elevado coste.

9 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Métodos directos sobre el terreno: Topografía convencional, Sistemas de Posicionamiento GPS, Son métodos precisos y su resolución se decide a priori, el principal inconveniente es su elevado coste.

10 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Métodos indirectos: Restitución fotogramétrica,implica también un muestreo de puntos sobre los que calcular el paralaje, se trata de un muestreo en gabinete por lo que no resulta tan costoso, Digitalización de curvas de nivel, el más habitual y económico.

11 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Métodos indirectos: Restitución fotogramétrica,implica también un muestreo de puntos sobre los que calcular el paralaje, se trata de un muestreo en gabinete por lo que no resulta tan costoso, Digitalización de curvas de nivel, el más habitual y económico.

12 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Métodos indirectos: Restitución fotogramétrica,implica también un muestreo de puntos sobre los que calcular el paralaje, se trata de un muestreo en gabinete por lo que no resulta tan costoso, Digitalización de curvas de nivel, el más habitual y económico.

13 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación a partir de curvas de nivel

14 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación a partir de curvas de nivel Tres opciones: Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN Rasterización de las lineas y puntos e interpolación en raster Interpolación directa a partir de las curvas de nivel

15 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación a partir de curvas de nivel Tres opciones: Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN Rasterización de las lineas y puntos e interpolación en raster Interpolación directa a partir de las curvas de nivel

16 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación a partir de curvas de nivel Tres opciones: Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN Rasterización de las lineas y puntos e interpolación en raster Interpolación directa a partir de las curvas de nivel

17 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN

18 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN

19 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN

20 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN

21 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Descomposición de las lineas en puntos y utilización de TIN

22 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Rasterización de curvas de nivel: resolución espacial

23 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Rasterización de curvas de nivel: resolución vertical

24 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Rasterización de curvas de nivel: resolución vertical

25 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con curvas de nivel rasterizadas Elevación

26 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con curvas de nivel rasterizadas Pendiente

27 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con curvas de nivel rasterizadas Orientación

28 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Elevación Tensión=1

29 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Elevación Tensión=5

30 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Elevación Tensión=10

31 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Elevación Tensión=40

32 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Pendiente Tensión=1

33 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Pendiente Tensión=5

34 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Pendiente Tensión=10

35 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Pendiente Tensión=40

36 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Orientación Tensión=1

37 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Orientación Tensión=5

38 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Orientación Tensión=10

39 Métodos Interpolación a partir de curvas de nivel: splines Interpolación con splines Orientación Tensión=40

40 de un MDE La calidad de un MDE en formato raster depende de: 1 Los errores presentes en los datos con los que se ha construido 2 El procedimiento de interpolación que se ha llevado a cabo

41 de un MDE La validación requiere especial atención ya que: 1 Información de partida para análisis posteriores. 2 Resulta sencillo obtener información para la validación a partir de las diversas capas que forman el MDT. 3 La elevación es una variable permanente y fácil de medir. 4 Los procedimientos de interpolación a partir de curvas de nivel pueden generar artefactos

42 de un MDE La validación requiere especial atención ya que: 1 Información de partida para análisis posteriores. 2 Resulta sencillo obtener información para la validación a partir de las diversas capas que forman el MDT. 3 La elevación es una variable permanente y fácil de medir. 4 Los procedimientos de interpolación a partir de curvas de nivel pueden generar artefactos

43 de un MDE La validación requiere especial atención ya que: 1 Información de partida para análisis posteriores. 2 Resulta sencillo obtener información para la validación a partir de las diversas capas que forman el MDT. 3 La elevación es una variable permanente y fácil de medir. 4 Los procedimientos de interpolación a partir de curvas de nivel pueden generar artefactos

44 de un MDE La validación requiere especial atención ya que: 1 Información de partida para análisis posteriores. 2 Resulta sencillo obtener información para la validación a partir de las diversas capas que forman el MDT. 3 La elevación es una variable permanente y fácil de medir. 4 Los procedimientos de interpolación a partir de curvas de nivel pueden generar artefactos

45 Tipos de test para validar un MDE Análisis visual Análisis estadístico Análisis de errores en los mapas derivados Análisis de transectos Consistencia hidrológica

46 Análisis visual

47 Análisis visual

48 Análisis de errores en los mapas derivados

49 Análisis de errores en los mapas derivados

50 Análisis de errores en los mapas derivados

51 Análisis estadístico. Uso de índices I = 100 z mediana(z) max(z) min(z) (1)

52 Análisis estadístico. Uso de índices I = 100 z mediana(z) max(z) min(z) (1) Curvas rasterizadas n: min: -116 max: 100 r: 216 m: s:

53 Análisis estadístico. Uso de índices I = 100 z mediana(z) max(z) min(z) (1) Curvas rasterizadas n: min: -116 max: 100 r: 216 m: s:

54 Análisis estadístico. Uso de índices I = 100 z mediana(z) max(z) min(z) (1) Splines n: min: max: rango: m: s:

55 Análisis estadístico. Uso de índices I = 100 z mediana(z) max(z) min(z) (1) Splines n: min: max: rango: m: s:

56 Análisis estadístico. Uso de índices I = 100 z mediana(z) max(z) min(z) (1) Splines n: min: max: rango: m: s:

57 Análisis estadístico. Uso de índices I = 100 z mediana(z) max(z) min(z) (1) Splines n: min: max: rango: m: s:

58 Comparación de dos MDEs Elevaciones

59 Comparación de dos MDEs Pendientes

60 Análisis de transectos

61 Análisis de transectos

62 Consistencia hidrológica

63 Parámetros topográficos

64 Parámetros topográficos MDE:

65 Pendiente Introducción Parámetros topográficos Media de las pendientes de la celdilla central con respecto a cada uno de los valores vecinos Pendiente máxima de la celdilla central con respecto a los valores vecinos, adecuado para evaluación de la erosión Pendiente en el sentido del flujo descendente, adecuado en celdillas correspondientes a cauces en aplicaciones de tipo hidrológico Ajuste de una superficie a los 9 valores de elevación correspondientes a la celdilla central y sus 8 celdillas vecinas

66 Pendiente Introducción Parámetros topográficos Media de las pendientes de la celdilla central con respecto a cada uno de los valores vecinos Pendiente máxima de la celdilla central con respecto a los valores vecinos, adecuado para evaluación de la erosión Pendiente en el sentido del flujo descendente, adecuado en celdillas correspondientes a cauces en aplicaciones de tipo hidrológico Ajuste de una superficie a los 9 valores de elevación correspondientes a la celdilla central y sus 8 celdillas vecinas

67 Pendiente Introducción Parámetros topográficos Media de las pendientes de la celdilla central con respecto a cada uno de los valores vecinos Pendiente máxima de la celdilla central con respecto a los valores vecinos, adecuado para evaluación de la erosión Pendiente en el sentido del flujo descendente, adecuado en celdillas correspondientes a cauces en aplicaciones de tipo hidrológico Ajuste de una superficie a los 9 valores de elevación correspondientes a la celdilla central y sus 8 celdillas vecinas

68 Pendiente Introducción Parámetros topográficos Media de las pendientes de la celdilla central con respecto a cada uno de los valores vecinos Pendiente máxima de la celdilla central con respecto a los valores vecinos, adecuado para evaluación de la erosión Pendiente en el sentido del flujo descendente, adecuado en celdillas correspondientes a cauces en aplicaciones de tipo hidrológico Ajuste de una superficie a los 9 valores de elevación correspondientes a la celdilla central y sus 8 celdillas vecinas

69 Pendiente Introducción Parámetros topográficos z1 z2 z3 Z = ax 2 + by 2 + cxy + dx + ey + f z4 z5 z6 z7 Media z8 z9 de las pendientes de la celdilla central con respecto a cada uno de los valores vecinos Pendiente máxima de la celdilla central con respecto a los valores vecinos, adecuado para evaluación de la erosión Pendiente en el sentido del flujo descendente, adecuado en celdillas correspondientes a cauces en aplicaciones de tipo hidrológico Ajuste de una superficie a los 9 valores de elevación correspondientes a la celdilla central y sus 8 celdillas vecinas

70 Pendiente Introducción Parámetros topográficos z1 z2 z3 Z = ax 2 + by 2 + cxy + dx + ey + f z4 z5 z6 z7 Media z8 z9 de las pendientes de la celdilla central con respecto z1 + z3 + z4 + z6 + z7 + z9) z2 + z5 + z8 a cada uno de a = los valores vecinos 6g 2 3g 2 Pendiente máxima z1 de + z2 la + celdilla z3 + z7 central + z8 + con z9) respecto z4 + z5 a + losz6 valores vecinos, b = adecuado para 6g 2 evaluación de la erosión 3g 2 Pendiente en el sentido del flujo descendente, z3 + z7 adecuado z1 z9) c = en celdillas correspondientes a cauces en aplicaciones 4g 2 de tipo hidrológico z3 + z6 + z9 z1 z4 z7) d = Ajuste de una superficie a los 9 valores de elevación 6g 2 correspondientes a la celdilla central z1 + z2 e = y sus + z38 celdillas z7 z8 z9) vecinas 6g 2 2(z2 + z4 + z6 + z8)3 z7 (z1 + z3 + z7 + z9) + 5z5 f = 9

71 Pendiente Introducción Parámetros topográficos z1 z2 z3 Z = ax 2 + by 2 + cxy + dx + ey + f z4 z5 z6 z7 Media z8 z9 de las pendientes de la celdilla central con respecto z1 + z3 + z4 + z6 + z7 + z9) z2 + z5 + z8 a cada uno de a = los valores vecinos 6g 2 3g 2 Pendiente máxima z1 de + z2 la + celdilla z3 + z7 central + z8 + con z9) respecto z4 + z5 a + losz6 valores vecinos, b = adecuado para 6g 2 evaluación de la erosión 3g 2 Pendiente en el sentido del flujo descendente, z3 + z7 adecuado z1 z9) s = en atn( celdillas d 2 + correspondientes e 2 ) c = a cauces en aplicaciones 4g 2 de tipo hidrológico z3 + z6 + z9 z1 z4 z7) d = Ajuste de una superficie a los 9 valores de elevación 6g 2 correspondientes a la celdillae = central z1 + z2 y sus + z38 celdillas z7 z8 z9) vecinas 6g 2 2(z2 + z4 + z6 + z8)3 z7 (z1 + z3 + z7 + z9) + 5z5 f = 9

72 Pendiente Introducción Parámetros topográficos

73 Orientación Introducción Parámetros topográficos Indica la orientación (en grados entre 0 y 360) del plano definido por cada celdilla Gran interés en estudios bioclimáticos e hidrológicos ya que determina la cantidad de radiación que alcanza a una determinada celdilla (efecto solana-umbría).

74 Orientación Introducción Parámetros topográficos Indica la orientación (en grados entre 0 y 360) del plano definido por cada celdilla Gran interés en estudios bioclimáticos e hidrológicos ya que determina la cantidad de radiación que alcanza a una determinada celdilla (efecto solana-umbría).

75 Orientación Introducción Parámetros topográficos Indica la orientación (en grados entre 0 y 360) del plano definido por cada celdilla Gran interés en estudios bioclimáticos e hidrológicos ya que determina la cantidad de radiación que alcanza a una determinada celdilla (efecto solana-umbría). o = atn(e/d)

76 Orientación Introducción Parámetros topográficos

77 Otros parámetros topográficos Parámetros topográficos Curvatura en sentido de la pendiente C l = 2( ad 2 + be 2 + cde d 2 + e 2 ) Curvatura transversal a la pendiente Convexidad máxima Convexidad mínima C t = 2( bd 2 + ae 2 cde d 2 + e 2 ) Conv max = a b + Conv min = a b (a b) 2 + c 2 (a b) 2 + c 2

78 Otros parámetros topográficos Parámetros topográficos Curvatura en sentido de la pendiente C l = 2( ad 2 + be 2 + cde d 2 + e 2 ) Curvatura transversal a la pendiente Convexidad máxima Convexidad mínima C t = 2( bd 2 + ae 2 cde d 2 + e 2 ) Conv max = a b + Conv min = a b (a b) 2 + c 2 (a b) 2 + c 2

79 Otros parámetros topográficos Parámetros topográficos Curvatura en sentido de la pendiente C l = 2( ad 2 + be 2 + cde d 2 + e 2 ) Curvatura transversal a la pendiente Convexidad máxima Convexidad mínima C t = 2( bd 2 + ae 2 cde d 2 + e 2 ) Conv max = a b + Conv min = a b (a b) 2 + c 2 (a b) 2 + c 2

80 Otros parámetros topográficos Parámetros topográficos Curvatura en sentido de la pendiente C l = 2( ad 2 + be 2 + cde d 2 + e 2 ) Curvatura transversal a la pendiente Convexidad máxima Convexidad mínima C t = 2( bd 2 + ae 2 cde d 2 + e 2 ) Conv max = a b + Conv min = a b (a b) 2 + c 2 (a b) 2 + c 2

81 Parámetros topográficos Otros parámetros topográficos: Rugosidad Rugosidad (desviación típica de la pendiente)