Desarrollo de un Modelo de Elevación Digital DEM

1. Corrigiendo un MDE con ArcHydro 1
En mi opinión, unas de las primeras acciones y quizá de las más importantes al momento de modelar
cuencas con ArcHydro y Arcgis, es la corrección del modelo digital de elevaciones. De este tema hay nada o
muy poco escrito, por lo cual lo publicado en este artículo corresponde a enseñanzas recibidas de John
Fernando Escobar, profesor de la Universidad de Antioquia.
El modelo digital de elevaciones (SRTM), puede verse afectado por protuberancia ocasionadas por
pequeñas áreas cubiertas de bosques que alteran el patrón de alturas, especialmente en zonas planas
donde pueden representar rizos inexistentes en la topografía, que luego afectarán la modelación de la
cuenca.
En zonas onduladas o escarpadas, a lo largo de la dirección de flujo suelen presentan saltos de pendiente
en la que celdas quedan atrapadas entre otras que tienen mayor elevación impidiendo así el flujo del agua.
Tal como lo muestra la siguiente gráfica donde se representa un perfil de la corriente de agua.

2. Con ArcHydro en el menú de preprocesamiento del terreno podemos corregir estas anomalías, por su
puesto también utilizaremos la potencialidad que nos proporciona la calculadoras raster de ArcGis. Para
ilustrar la corrección del MDE tanto por las anomalías generadas por la vegetación como por los saltos de
pendiente a lo largo del flujo utilizaremos un modelo digital de elevaciones del golfo de Urabá (Colombia).
Paso 1. Para corregir los errores introducidos por la vegetación a nuestro, lo que vamos hacer es recortarla,
utilicemos un poco la imaginación para ver lo que sucede. Nos vamos a Spatial Analyst y seleccionamos
raster calculator.

3. En la ventana que aparece escribimos DTM_A = 4000 - [dtm_cuencas]. Esta ecuación la utilizamos para
voltear el modelo digital de elevaciones, el valor 4000 es un tanto mayor a la altura máxima del MDE
utilizado.
El resultado se muestra a continuación.

4. Paso 2. Ahora con ArcHydro le aplicamos la función Fill Sink para llenar los sumideros que se generan dónde
está la vegetación (en el MDE volteado). Para ello nos vamos a Terrain Preprocesing seguido de DEM
Manipulation y finalmente Fill Sinks.
En la ventana que aparece introducimos la siguiente información
DEM: Elegimos el DEM a corregir, en este caso se trata de DTM_A
Deranged Polygon: dejamos la opción Null
Hydro DEM: Nombre del archivo de salida, le colocamos el nombre DTM_B_Fill
Finalmente seleccionamos la opción Fill All, con la cual le estamos indicando que rellene todo aquello que
no tenga un comportamiento hidrológico.

5. Damos clic en OK, con lo cual obtenemos el resultado que se muestra a continuación.
Paso 3. Con el anterior procedimiento hemos corregido los errores producidos por la vegetación; ahora
nuevamente volteamos el DTM escribiendo en la calculadora raster la ecuación: DTM_C = 4000 -
[DTM_B_Fill].

6. Obtenemos el siguiente resultado.
Si queremos conocer cuál es el error o la diferencia entre el DTM original y el corregido en la calculadora
raster podemos escribir [dtm_cuencas] - DTM_C.
Siguiendo con la corrección del MDE iniciada en Corrigiendo un MDE con ArcHydro 1, veamos los pasos
finales para obtener el MDE hidrológicamente correcto.

7. Paso 4 Level DEM. Si tenemos un shape de lagos, podemos decirle al modelo “que donde encuentre lago no
haya cambio de pendiente sino que agregue una cabeza constante”, para ello vamos a Terrain Preprocesing
seguido de DEM Manipulation y finalmente Level DEM.
En la ventana que aparece indicamos lo siguiente:
Raw DEM: el dem al que se le va a indicar los lagos.
Lake Polygon: el nombre del polígono que contiene la información de los lagos.
Level DEM: el nombre del archivo de salida.
Después de dar clic en OK, se nos presenta una ventana donde se nos pregunta por el campo que contiene
la altura de los lagos.

8. En este caso como no tengo shape de lagos, no podemos ejecutar esta función.
Paso 5. Quemado de la red de drenaje en el DEM. La función DEM Reconditioning, impone features líneales
sobre el DEM, permitiendo corregir efectos de variación de la pendiente a lo largo de la corriente
ocasionados por la cobertura boscosa al lado del río.
Vamos nuevamente a Terrain Preprocesing seguido de DEM Manipulation y finalmente DEM
Reconditioning.
En la ventana que aparece debemos introducir lo siguiente
Raw DEM: introducimos el dem a reacondicionar, el cual es “DTM_C”
AGREE Stream: seleccionamos el shape “Ríos1”
Agree DEM: Nombre del archivo de salida que en este caso le llamaremos “AgreeDEM”
Stream buffer (no of cells): se debe especificar el número de celdas a ambos lados que abarcará el río desde
el eje, es algo así como el número de celdas a lado y lado que utiliza la herramienta para provocar la
depresión del drenaje. En este caso decimos que 5.
Smooth drop/rice (DEM Z Unit): Es un indicador de cuanto cae la terraza aluvial hasta que ya llego al río (al
canal). Colocamos 5.

9. Sharp drop/raise (DEM Z-unit): es la profundidad del río. En este caso decimos que 2.
Ok y obtenemos el siguiente resultado.
El procedimiento anterior se utiliza para quemar la red de drenaje al DEM y obligar al agua a fluir por estos
canales.

10. Paso 6. Después de realizar todo este procedimiento se generan otros sumideros por efectos de la
topografía que tenemos que corregir, para ello nuevamente ejecutamos la función Fill Sinks, de la siguiente
forma.
En ArcHydro nos vamos a Terrain Preprocesing seguido de DEM Manipulation y finalmente Fill Sinks.
En la ventana que aparece introducimos la siguiente información
DEM: Elegimos el DEM a corregir, en este caso se trata de AgreeDEM, creado anteriormente.
Deranged Polygon: dejamos la opción Null
Hydro DEM: Nombre del archivo de salida, le colocamos el nombre Agree DEM_Fill
Finalmente seleccionamos la opción Fill All, con la cual le estamos indicando que rellene todo aquello que
no tenga un comportamiento hidrológico.

11. El resultado es…

12. Con estos pasos podemos decir que tenemos un DEM hidrológicamente correcto…la diferencia de
determinar las cuencas y la red de drenaje con un DEM hidrológicamente corregido y uno al que solo se le
aplica el llenado de sumideros se muestra en la siguiente gráfica.
En la gráfica solo se resalta uno de los errores que se puedepresentar cuando trabajamos con unos modelos
digitales de elevaciones al cual solo se le aplicó la función Fill Sinks (llenado de sumideros), vemos que el
río escurre por un sitio incorrecto, esto suele presentarse en zonas muy planas, por ello la importancia de
corrección del MDE.