introducción al los modelos digitales de terreno y su análisis con sistemas de información...
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Introducción al losModelos Digitales de Terrenoy su Análisis con SIG
Lic. Carlos Gabriel Asato2011
Curvas de Nivel y Elevación
Lic. Carlos Gabriel Asato
Curvas de Nivel o IsolíneasSon líneas que conectan puntos de igual valor (altura, concentración de elementos, etc.)Como no se puede obtener valores en cada punto de un área, se generan a partir de puntos de control dispersos en el área de estudio.Los puntos de control pueden ser ubicados aleatoriamente o dispuestos en forma regular.Ejemplos de puntos de control son: puntos altimétricos, datos de pozos, puntos de muestreo geoquímico.
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La Necesidad de InterpolarEl proceso de estimación del valor de puntos intermedios se conoce como interpolación.Surge de la necesidad de estimar superficies o la variación de algún fenómeno en el espacio ( topografía, contaminación, geoquímica, geofísica, etc.) utilizando solamente algunos puntos.El resultado es un modelo representado generalmente por un mapa de isolíneas. La interpolación se puede realizar de manera gráfica (a mano e interpretada) o por medio de análisis matemáticos (utilizando programas de computación especiales).
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Propiedades de los Mapas de Isolíneas y Curvas de Nivel
Son fáciles de interpretarSon auxiliares indispensables para distintos tipos de análisis, entre los más comunes:
Generación de perfiles transversalesDeterminación de PendientesRepresentación en Block Diagrama (3D)
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Metodología de InterpolaciónPresupuestos
Debe haber un solo valor de elevación por puntoSe supone que el área de estudio forma una superficie continua.Los valores de altitud de puntos cercanos están relacionados
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Arreglos de Puntos e Interpolación
Método de Triangulación de Delaunay.Se conectan los puntos de muestreo con rectas que definen triángulos más o menos equiangulares, se calculan los valores de puntos intermedios sobre esas rectas.
GrilladoA partir de los puntos de muestreo se generan datos interpolados organizados en grillas regulares.Se estima el valor de cada punto en función de los valores de punto de control cercanos.
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Triángulos de Delaunay e Interpolación Lineal
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Grillado
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Algoritmos o Métodos de Interpolación más Conocidos
LinealEs el más básico y está basado en estimaciones de los valores intermedios utilizando trigonometría.
Inversa DistanciaEs un estimador que considera la distancia. Cuanto más cercano está el punto a estimar de la estación de muestreo, más parecido es su valor interpolado, cuanto más lejos, menos parecido es.
KrigingMatemáticamente complejo, basado en los estudios geoestadísticos de Krige y Matheron. Utiliza el concepto de variable regionalizada.
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Interpolación Lineal
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Inversa Distancia
Donde :V = Valor InterpoladoWi = Peso en función de la distancia DVi = Valor de la variable considerada en la estación
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Concepto de Variable RegionalizadaEs una variable con propiedades intermedias entre una
variable verdaderamente aleatoria y una completamente determinística
A diferencia de una variable aleatoria, la variable regionalizada tiene continuidad de un punto a otro, pero los cambios en la variable son tan complejos que no pueden ser descriptos por ninguna función
determinística.
Ej: Propiedades naturales que dependen de la distribución geográfica
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Sistemas Interpretados vs AutomatizadosInterpretados:
Si el geólogo es experimentado, suele ser mucho más preciso que el realizado por una computador.Difícil de realizar si se tienen que interpretar miles de puntos de control
AutomatizadosRápidosLos resultados pueden ser manipulados matemáticamente y obtenerse otros tipos de mapas (pendiente, orientación de las pendiente, etc.)Pueden inducir a grandes errores de interpretación si el muestreo o los puntos de control no son suficientes y si no se conocen las limitaciones de los datos y algoritmos de cálculo.
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Parámetros Adicionales más comunes en Programas de Computación
Distancia máxima de búsqueda de puntos vecinos y número mínimo de vecinos.Distancia de extrapolación. Hasta dónde se extrapola.Intervalo entre curvas de nivel.Intervalo de Muestreo (Delaunay), Tamaño de celda en x e y (Grillado).
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Práctica-Manejo del Programa SurferEtapas de Trabajo
Obtener y Organizar los DatosExtraer de un mapa la ubicación de los puntos de control según X e Y, y su correspondiente valor de Z.Llenar una planilla de cálculo con los valores de X, Y, Z organizados en tres columnas.Grabar los datos en formato texto, con extensión .csv
Realizar la Interpolación y el GrilladoElegir un método de interpolación, definir sus parámetros ( número mínimo de vecinos, distancia de selección de vecinos, tamaño de la celda, etc.)Realizar la interpolación
Desplegar los Resultados en un MapaCargar los datos de grillaDesplegar las curvas de nivel e Imprimir
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Práctica-Manejo del Programa SurferObtener mapas utilizando distintos métodos:
TriangulaciónInversa DistanciaKriging
Comparar los mapas entre síDiscutir los resultados
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Block Diagrama
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Mapa Ejemplo
Inversa Distancia
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Obtención de Datos de Elevación por Muestreo
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Misión SRTM
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ASTER DEM
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LIDAR
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Una Nota sobre Análisis más ComplejosDTM y GIS
Los datos interpolados organizados digitalmente en grillas regulares se conocen popularmente como DTM (Digital Terrain Model) o Modelos Digitales de Terreno.Los DTM son versiones más sofisticadas de representación de la elevación.Con los DTM se pueden generar mapas de curvas de nivel e hipsométricos.El DTM puede ser desplegado como una imagen en la pantalla de un computador y facilitar la interpretación de los datos visualmente.
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Datos Raster y DTM
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Representan Objetos geográficos que pueden ser representados como superficies continuasPropiedades
•Son continuos en el espacio •Su estructura es consecuencia de la acción de algún tipo de fenómeno físico.•Pueden ser interpretados comovariables regionalizadas
Principales Elementos de un DTMLook Up Table (Tabla de visualización)Archivo Raster
Filas y ColumnasResoluciónDatos estadísticos
SalinidadDistanciasTemperaturaTopografíaContaminaciónPrecipitaciónGeoquímicaGeofísica
DTM
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Análisis de ElevaciónPendiente
Expresada en gradienteAspecto
Orientación de la PendienteModelos Sombreados
Imágenes topográficas virtuales con diferentes ángulos de iluminación
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Ejemplos de Análisis con un DTMRealce
por Sombreado
100 0 100 200m
Azimuth 0°Elevación 45°
C.G. Asato, G. Zanor, D. Roverano, M.A. Gonzalez (2003)
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100 0 100 200m
Pendiente Muy Fuerte
Pendiente SuavePendiente ModeradaPendiente FuertePendiente Bastante Fuerte
Mapa dePendientes
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100 0 100 200m
Baja Insolación
Mapa de Areas No Insoladas
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100 0 100 200m
0-1212-2424-35
35-4747-60
60-7474-8383-95
95-106
Mapa de Espesores
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DEM y Exploración Minera
Campo Formoso. Bahía, Brasil. Asato, 1993
Anomalía magnética producidaPor un filón de cromita.
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Modelado Geoquìmico
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Ejercicios