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Modelos topográficos I
Una de las más importantes aplicaciones de los SIG es la
elaboración de modelos de elevación digital contínuos de los terrenos
(comúnmente llamados DEM o DTM por sus siglas en inglés) a partir de
curvas de nivel obtenidos ya sea de levantamientos topográficos
tradicionales, o de información obtenida directamente de imágenes que vienen
en pares estereoscópicos. Estas imágenes pueden ser de aerofotografías o de
satélites como SPOT, RADARSAT, ASTER, IKONOS o QUICKBIRD, etc.
Estos modelos contínuos permiten realizar diversos análisis geográficos que
son muy dificultosos de realizar con métodos tradicionales. Por ejemplo, se
puede rápidamente calcular el área máxima de un lago artificial al colocar
una represa, y determinar asimismo las áreas inundadas por el mismo. En
base al DEM, los SIG avanzados pueden
calcular instantáneamente las gradientes en todas las áreas de estudio, lo
que permite desarrollar modelos de vulnerabilidad o tomar decisiones sobre
distintos proyectos de inversión. Asimismo estos modelos permiten desarrollar
modelos de visualización tridimensional (haga click
aquí para ver una proyección 3-D de la quebrada del río Cutivireni
y mesetas colindantes, que contienen algunos de los accidentes geográficos
más importantes del Perú).
Métodos
de generación de los modelos: existen diversos métodos para desarrollar
modelos topográficos de elevación, de los que mencionaremos los más
relevantes para los SIG.
1) A
partir de curvas de nivel que han sido digitalizadas, con o sin datos
adicionales de puntos notables (cotas de las cimas de cerros o depresiones),
existen diversos algoritmos que desarrollan un DEM contínuo. Algunos de éstos toman mucho tiempo de cómputo, especialmente si el área es extensa y
si la diferencia de alturas entre las curvas es baja.
Uno de los métodos más
prácticos por su velocidad es el método TIN ("Triangulated
Irregular Network" o "red triangulada
irregular"). Para un resultado más preciso del modelo los softwares
avanzados como IDRISI tienen un módulo de "preparación" que genera
un nuevo archivo de curvas a partir del primero (sin cambiar su forma básica
por supuesto), con características más favorables para el funcionamiento del
método TIN.
Como ejemplo tomaremos las curvas del cuadrángulo 20m de
las cartas nacionales del Perú. Las figuras T-1 y T-2 muestran el conjunto de
las curvas del cuadrángulo y un "zoom" en la zona del "Codo
del Pozuzo", y las figuras T-3 y T-4 los respectivos "DEMs":
| Figura T-1: curvas de
nivel del cuadrángulo 20m |
Figura T-2: zoom de
curvas de nivel |
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 |
Al
resultado inicial se le puede aplicar un filtro que "suaviza" la
topografía donde pueden haber formas angulosas. El filtro promedia los
valores de los píxeles usando los valores de los píxeles circundantes.
Nótese
que los valores de las alturas en el segundo caso están en decimales. Hemos
elegido una "paleta de colores" de tonalidades de grises para los
DEMs, donde las mayores alturas tienen tonos más claros.
El método TIN también puede desarrollar un DEM directamente a partir de
puntos XYZ, que es un
procedimiento más simple y rápido, sin necesidad de pasar por las curvas de
nivel. Las opciones en el popular software
IDRISI se muestran en la figura T-5:
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| La
generación de un "DEM" o "raster surface" es más
simple y rápida cuando se dispone de datos de puntos XYZ ("Points")
en lugar de
curvas de nivel ("Line vertices"). |
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Figura T-5:
generación de
DEM ("raster surface") con el método TIN
|
2) (Proceso inverso) A partir de un DEM se puede calcular un conjunto de
curvas de nivel. Este proceso es relevante cuando el INPUT existente son los
DEM (*), y se desea imprimir un mapa con el sistema tradicional de curvas.
Las curvas se pueden generar a los intervalos que se desee, y el tiempo de
cómputo variará en función inversa del intervalo y directamente con el
tamaño del mapa.
3) Generación de DEM a partir de pares de imágenes, ya sea de satélite o
aerofotografías. El proceso en este caso se denomina restitución
fotogramétrica y requiere software especializado.
