Curso básico sobre modelos digitales de terreno y su análisis con sistemas de información geográfica

1. Introducción al los
Modelos Digitales de Terreno
y su Análisis con SIG
Lic. Carlos Gabriel Asato
2011

2. Curvas de Nivel y Elevación

3. Lic. Carlos Gabriel Asato
Curvas de Nivel o Isolíneas
Son 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.

4. Lic. Carlos Gabriel Asato
La Necesidad de Interpolar
El 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).

5. Lic. Carlos Gabriel Asato
Propiedades de los Mapas de Isolíneas y
Curvas de Nivel
Son fáciles de interpretar
Son auxiliares indispensables para distintos tipos de
análisis, entre los más comunes:
Generación de perfiles transversales
Determinación de Pendientes
Representación en Block Diagrama (3D)

6. Lic. Carlos Gabriel Asato
Metodología de Interpolación
Presupuestos
Debe haber un solo valor de elevación por punto
Se supone que el área de estudio forma una superficie
continua.
Los valores de altitud de puntos cercanos están
relacionados

7. Lic. Carlos Gabriel Asato
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.
Grillado
A 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.

8. Lic. Carlos Gabriel Asato
Triángulos de Delaunay e Interpolación
Lineal

9. Lic. Carlos Gabriel Asato
Grillado

10. Lic. Carlos Gabriel Asato
Algoritmos o Métodos de Interpolación
más Conocidos
Lineal
Es el más básico y está basado en estimaciones de los
valores intermedios utilizando trigonometría.
Inversa Distancia
Es 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.
Kriging
Matemáticamente complejo, basado en los estudios
geoestadísticos de Krige y Matheron. Utiliza el concepto de
variable regionalizada.

11. Lic. Carlos Gabriel Asato
Interpolación Lineal

12. Lic. Carlos Gabriel Asato
Inversa Distancia
Donde :
V = Valor Interpolado
Wi = Peso en función de la distancia D
Vi = Valor de la variable considerada en la estación

13. Lic. Carlos Gabriel Asato
Concepto de Variable Regionalizada
Es 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

14. Lic. Carlos Gabriel Asato
Sistemas Interpretados vs Automatizados
Interpretados:
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
Automatizados
Rápidos
Los 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.

15. Lic. Carlos Gabriel Asato
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).

16. Lic. Carlos Gabriel Asato
Práctica-Manejo del Programa Surfer
Etapas de Trabajo
Obtener y Organizar los Datos
Extraer 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 Grillado
Elegir 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 Mapa
Cargar los datos de grilla
Desplegar las curvas de nivel e Imprimir

17. Lic. Carlos Gabriel Asato
Práctica-Manejo del Programa Surfer
Obtener mapas utilizando distintos métodos:
Triangulación
Inversa Distancia
Kriging
Comparar los mapas entre sí
Discutir los resultados

18. Lic. Carlos Gabriel Asato
Block Diagrama

19. Lic. Carlos Gabriel Asato
Mapa
Ejemplo
Inversa
Distancia

20. Lic. Carlos Gabriel Asato
Obtención de Datos de Elevación por
Muestreo

21. Lic. Carlos Gabriel Asato
Misión SRTM

22. Lic. Carlos Gabriel Asato
ASTER DEM

23. Lic. Carlos Gabriel Asato
LIDAR

24. Lic. Carlos Gabriel Asato
Una Nota sobre Análisis más Complejos
DTM 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.

25. Lic. Carlos Gabriel Asato
Datos Raster y DTM

26. Lic. Carlos Gabriel Asato
Representan Objetos geográficos
que pueden ser representados
como superficies continuas
Propiedades
•Son continuos en el espacio
•Su estructura es consecuencia
de la acción de algún tipo de
fenómeno físico.
•Pueden ser interpretados como
variables regionalizadas
Principales Elementos de un DTM
Look Up Table (Tabla de visualización)
Archivo Raster
Filas y Columnas
Resolución
Datos estadísticos
Salinidad
Distancias
Temperatura
Topografía
Contaminación
Precipitación
Geoquímica
Geofísica
DTM

27. Lic. Carlos Gabriel Asato
Análisis de Elevación
Pendiente
Expresada en gradiente
Aspecto
Orientación de la Pendiente
Modelos Sombreados
Imágenes topográficas
virtuales con diferentes
ángulos de iluminación

28. Lic. Carlos Gabriel Asato
Ejemplos de Análisis con un DTM
Realce
por Sombreado
100 0 100 200m
Azimuth 0°
Elevación 45°
C.G. Asato, G. Zanor, D. Roverano, M.A. Gonzalez (2003)

29. Lic. Carlos Gabriel Asato
100 0 100 200m
Pendiente Muy Fuerte
Pendiente Suave
Pendiente Moderada
Pendiente Fuerte
Pendiente Bastante Fuerte
Mapa de
Pendientes

30. Lic. Carlos Gabriel Asato
100 0 100 200m
Baja Insolación
Mapa de
Areas No
Insoladas

31. Lic. Carlos Gabriel Asato
100 0 100 200m
0-12
12-24
24-35
35-47
47-60
60-74
74-83
83-95
95-106
Mapa de
Espesores

32. Lic. Carlos Gabriel Asato
DEM y Exploración Minera
Campo Formoso. Bahía, Brasil. Asato, 1993
Anomalía magnética producida
Por un filón de cromita.

33. Lic. Carlos Gabriel Asato
Modelado Geoquìmico

34. Lic. Carlos Gabriel Asato
Ejercicios