Análisis de Cuencas Hidrográficas Con ArcGIS 10

7/25/2019 Análisis de Cuencas Hidrográficas Con ArcGIS 10

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Universidad Nacional Autónoma de NicaraguaUNAN-Managua

Departamento de Tecnología

Clase: Sistemas de Información GeográficaElaboración de Cuenca Hidrográfica

Prof: Gema Velásquez Espinoza



Análisis de Cuencas Hidrográficas

Este tipo de análisis se puede realizar de dos maneras, la primera de ellas a partir de modelos deelevación digital, en donde trabajaremos en función de archivos de imágenes o RASTER; y la segunda,

con información ya vectorizada, es decir a partir de archivos vectoriales, o SHAPEFILES.

Análisis de redes hidrográficas a partir de un Modelo de Elevación Digital (MDT o DEM) Como primer requisito, debemos tener a nuestra disposición un archivo en formato raster, que contengala información de elevación de nuestra área de interés.

Figura 1. Modelo de elevación Digital del área

Como primer paso, se realizara la delimitación del área de la cuenca de recepción o divisoria de cuenca,en este procedimiento se creara un nuevo archivo raster, el programa le asignara un valor a cada pixel,según el área de recepción encontrada.

Procedimiento General:

1. Abrir el Arctoolbox Extensión Spatial Analyts Tools Hidrology 2. Se debe crear en primer lugar el modelo de flujo dentro del área, es se realiza mediante la herramientaFlow Direction. 3. Con el uso de la herramienta basin (cuenca), se inserta el archivo de dirección de flujo (flowdirection). Se creara un archivo raster con valores para cada cuenca identificada (Figura 2).

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_4/An%C3%A1lisis%20de%20Cuencas%20Hidrogr%C3%A1ficas%20con%20ArcGIS%2010.1.-%20Delimitan%20de%20Cuencas-%20Ordenes%20de%20Jerarquia%20%20%20Geomatica,%20Ingenier%C3%ADa%20y%20Geociencias_files/An%C3%A1lisis%20de%20Cuencas%20Hidrogr%C3%A1ficas%20con%20ArcGIS%2010.1.-%20Delimitan%20de%20Cuencas-%20Ordenes%20de%20Jerarquia%20%20%20Geomatica,%20Ingenier%C3%ADa%20y%20Geociencias.htm

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_4/An%C3%A1lisis%20de%20Cuencas%20Hidrogr%C3%A1ficas%20con%20ArcGIS%2010.1.-%20Delimitan%20de%20Cuencas-%20Ordenes%20de%20Jerarquia%20%20%20Geomatica,%20Ingenier%C3%ADa%20y%20Geociencias_files/An%C3%A1lisis%20de%20Cuencas%20Hidrogr%C3%A1ficas%20con%20ArcGIS%2010.1.-%20Delimitan%20de%20Cuencas-%20Ordenes%20de%20Jerarquia%20%20%20Geomatica,%20Ingenier%C3%ADa%20y%20Geociencias.htm



Figura 2. Archivos con las cuencas delimitadas.

4. El archivo creado debe transformarse a un archivo vectorial, ya que de esta forma será posible realizarcálculos de áreas, distancias y otras variables físicas, este procedimiento se realiza con los siguientescomandos: ArcTollbox Conversion Tools From Raster raster To polygon. Este procedimientotransformara en polígonos cada una de las cuencas, y le asignara un valor en la tabla de atributos (Figura3). 5. Para este caso, solo necesitamos uno de estos polígonos, seleccionaremos el polígono que representeel área de captación de la cuenca de interés y se exportara individualmente (Comando: Analysis Tools Extract Select [seleccionaremos el Gridcode=144, (figura 4) el cual corresponde a la cuenca deseada,el valor fue observado en la figura 3).

Figura 3. Archivo tipo shapefile y tabla de atributos (note la selección de la cuenca de interés).



Figura 4. Polígono Exportado

6. Finalmente, se procede a extraer del archivo de elevación digital, el área de interés, que en este casocorresponde a la cubierta por el archivo vectorial extraído anteriormente. Este procedimiento se conocecomo mascara, o blanqueado en algunos casos, y servirá para obtener un MDT exclusivo del áreaestudiada. Comando: ArcToolBox Spatial Analyst Tools Extraction-> Extraction By mask.

Figura 5

Cálculo de órdenes de jerarquía de afluentes

En matemáticas, el número de Strahler o número de Horton-Strahler, es una forma numérica que

expresa la complejidad de una ramificación.



Este número fue desarrollado por primera vez en hidrología por Robert E. Horton y por Arthur NewellStrahler; en este campo se conoce como el orden de secuencia de Strahler y se usa para definir el tamañode una corriente, basándose en la jerarquía de los afluentes. También es usado en el análisis de otro tipode estructuras jerárquicas en otros campos como por ejemplo la biología, el estudio de árbol y en lossistemas respiratorio y circulatorio, así como en la asignación de registros para la compilación delenguajes de alto nivel de programación y en el análisis de las redes sociales.

En el sistema de información geográfico ArcGIS 10, es posible realzar este cálculo, mediante laherramienta Hidrology de la extensión Spatial Analyst Tool. Es necesario contar previamente conarchivos de topografía de la cuenca y el raster derivado, dirección de flujo. Comando: ArctoolBoxSpatial Analyst Tools Hidrology Stream Order

Se genera un archivo del tipo raster, cuyos valores corresponderán al orden de cada uno de los afluentesdetectados por el programa (figura 6).

En algunos casos será conveniente realizar una rec lasificación de este raster, con el fin de asignarle a lazonas que no presentan afluentes el valor ¨NO DATA¨. La reclasificación puede ser realizada con loscomandos: ArctoolBox Spatial Analayst Tools Reclass Reclasify (figura 7).

Figura 6. Calculo de Órdenes de Jerarquía.



Figura 7. Reclasificación del raster de órdenes de jerarquía

Finalmente, se deben transformar los datos contenidos en archivos raster a datos tipo shapefile. Esto serealizar siguiente el siguiente grupo de comandos: : ArctoolBox Spatial Analyst Tools HidrologyStream to feature(figura8).

Figura 8. Resultado de la conversión de raster a shapefile del archivo de órdenes de jerarquía.

El análisis de las pendientes del terreno siempre es un aspecto de gran importancia al evaluar lascaracterísticas morfológicas de una cuenca, usando la extensión 3D analyst del paquete ArcGIS 10.1 es posible generar un mapa de distribución y/o zonificación de las pendientes del terreno.



Análisis de cuencas hidrográficas a partir de datos

vectoriales

El análisis de las cuencas hidrográficas en Arcgis también puede ser realzado con archivos vectoriales,

una opción es obtener nuestra red de drenaje a partir de un archivo raster, como se ha mostrado en losapartados anteriores; sin embargo, existirán casos en donde sea necesario digitalizar de forma manual lared de drenaje. En estos casos es ALTAMENTE RECOMENDABLE, digitalizar cada tramo (segmento,orden) como una sola línea, teniendo especial cuidado en que las líneas de flujo estén conectadas (esrecomendable usar la herramienta SNAP).

A su vez, también es recomendable contar con un shapefile que contenga los puntos donde se intersectanlos segmentos de nuestra red de drenaje. La línea de comando para ejecutar esta herramienta laencontramos en la siguiente ruta: Arctoolbox data Managment ToolsFeaturesFeatures vértices to points

El resultado se muestra en la figura 10.

Estos puntos nos permitirán realizar análisis posteriores, tanto desde el punto de vista espacial, comodesde el punto de vista tridimensional.

Es posible hacer la delimitación de una cuenca para un punto específico, es decir, el área de captación de para un puntos seleccionado (un nodo), en primer lugar se debe seleccionar el punto que se deseaanalizar (figura 11).

Al usar la herramienta Wastershed, presente en : ArcToolboxSpatial AnalystHidrology watershed: es posible generar el área de la cuenca de recepción que finalice en el punto seleccionado (Figura 12). Es posible realizar este procedimiento para más de un punto al mismo tiempo (figura 13).

Figura 10. Puntos de cada vértice de la red de drenaje



Figura 11. Red de drenaje con un punto seleccionado.

Figura 12. Área de influencia de un punto

Calculo de longitud de los tramos.



El cálculo de la distancias de cada uno de los tramos siempre es un dato de gran importancia, estos datos pueden ser obtenidos desde la tabla de atributos del shapefile de líneas de flujo (Figura 14).

Figura 14. Tabla de atributos

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