viernes, 11 de junio de 2010

GENERACION DE MAPAS DE RELIEVE A PARTIR DE MODELOS DIGITALES DEL TERRENO

Por: R. Vivanco
Las ciencias geográficas y su constante evolución durante los tiempos, nos brindan nuevas herramientas y formas de representar las formas del relieve en los mapas, En los últimos años las ciencias geográficas, la cartografía y la forma de representar los datos en los mapas, han evolucionado con los nuevos avances tecnológicos de la informática, la aparición de los Sistemas de Información Geográfica, han dado una nueva visión al análisis de los datos.

Pero, las técnicas de representación del relieve han sido utilizadas desde hace mucho tiempo atrás, según lo descrito por Ángel Paladini (1), en un artículo, hace referencia a las representaciones del relieve que se hacían en las primeras cartas náuticas:
"Una variante muy curiosa de este procedimiento es el de las cartas náuticogeográficas de la llamada "escuela mallorquina", donde las cordilleras toman aspecto de cuerpos escamosos, En cambio, en las cartas portuguesas del siglo XVI los montes se representan como suaves colinas verdes, con la técnica de la pintura de paisaje";
Es así como observamos la preocupación de los cartógrafos por representar en los mapas las formas del relieve, desarrollando para ello métodos y técnicas, las cuales daban mayor realismo a las cartas.

En el caso peruano, la cartografía náutica, también muestra la necesidad de representar el relieve en los mapas y cartas náuticas, esto se ve reflejado en la gran variedad de cartas náuticas que llevan este tipo de representación, en el grafico 1 observamos una carta de la Bahía y Puerto Puno, la cual muestra la representación de ciertos rasgos de la superficie terrestre, dicha información se integra a la información náutica, dando una información integral de los espacios lacustre y terrestre.

Actualmente el desarrollo de la informática y los Sistemas de Información Geográfica, nos permiten hacer estos cálculos en base a datos del terreno y batimetría, con lo cual podemos identificar accidentes geográficos y tener una buena representación visual del relieve del terreno, para este fin, se puede utilizar información de Modelos Digitales del Terreno, proveniente de diversas fuentes como DEM, Levantamientos Batimétricos y otros, para comprender estos conceptos vamos a citar algunas definiciones:

Modelo Digital del Terreno (2)
Conjunto de Datos numéricos que describe la distribución espacial de una característica del territorio (Doyle 1978, 1481), normalmente se usa más para representar por medio de estos modelos las altitudes o elevaciones, pero se puede representar cualquier otro tipo de característica del terreno, como temperatura, precipitación y otros.

Los Modelos Digitales del Terreno se pueden clasificar de la siguiente manera, por el tipo de información espacial como son representados en:

Modelos Vectoriales: Curvas de nivel (Isopletas), cotas
Red de Triángulos Irregulares (TIN)
Modelos Raster: Matrices DEM

Modelo Digital de Elevaciones (3)
Es un conjunto de datos geográficos, que representan una superficie tridimensionalmente. El término se aplica sobre todo a conjunto de datos raster, en los cuales cada celda corresponde a una elevación Z.

En el grafico 2, el cuadro (1) observamos la información vectorial de puntos, proveniente de un levantamiento batimétrico mediante una ecosonda Monohaz; en el cuadro (2) se observa una Red de Triángulos Irregulares (conocidos como TIN en ingles), en el cuadro (3) se observa una información de tipo raster formado por una matriz de celdas conocidos como Modelo Digital de Elevaciones (DEM), donde apreciamos los valores de la altura representados por una escala de colores en grises, donde las áreas de mayor profundidad están representadas en color negro y las áreas de menor profundidad en color blanco.

Sombreado Topográfico (Hillshade) (4)
Haciendo uso de los Modelos Digitales de Elevación (DEM) y los Sistemas de Información Geográfica con su potencial de análisis, se desarrollara el método de sombreado topográfico, mediante el cual obtenemos una superficie que muestra el grado de iluminación, en base a las posiciones relativas de los píxeles, una respecto a la orientación o ángulo acimutal, y otra respecto al ángulo de elevación solar o cenital, que por defecto suelen usarse 45º de Elevación Solar y 315 de Orientación, como se aprecia en el grafico 3. Este raster generado en base a ese análisis, podrá ser usado bien como componente cartográfico que facilitará la representación del relieve, o bien para cálculos relacionados con la insolación.

Modelamiento para obtener un efecto del relieve
El modelo usado para generar el efecto de sombras en el mapa fue obtenido de algunos artículos de internet (5), los cuales a diferencia de la típica operación espacial de mapa de sombras, usa una mayor cantidad de fuentes de luz en el proceso, en un proceso normal se usa una fuente de luz desde un Angulo y distancia determinado, este proceso se usan 4 fuentes de luz, lo cual ocasiona un mayor efecto visual del relieve.

La zona en la cual se hizo elaboro el relieve fue el Lago Titicaca, para lo cual se recurrió a dos fuentes de información
• Las imágenes DEM provenientes del satélite ASTER (ASTER GDEM)
• La batimetría efectuada en la Bahía de Puno

Una vez obtenido el DEM de la zona de interés, se generan los procesos para efectuar el sombreado topográfico, desde cuatro diferentes fuentes de luz (360°, 315°, 225° y 270°), para generar un solo modelo de sombras, el cual aumenta la visibilidad del relieve al contar con menos zonas de sombra, como se observa en el grafico 4,

De este modo, podemos obtener mapas de relieve de la superficie terrestre en base a las imágenes DEM y del fondo marino en base a levantamientos batimétricos y componer mapas que nos representen los accidentes geográficos, de este modo podemos realzar la calidad de los mapas y las cartas nauticas que se elaboran.

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  1. Ángel Paladini Cuadrado, Coronel de Artillería Hº (GM.), La representación del relieve en los mapas a lo largo de la historia. Mapping Interactivo, Revista Internacional de Ciencias de la Tierra. Enero 1994. http://www.mappinginteractivo.com/plantilla-ante.asp?id_articulo=1031
  2. Angel M, Felicísimo, Modelos Digitales del Terreno
  3. Análisis Espacial con Datos Raster en ArcGIS Desktop 9.2, (Reyes Peralta) Francisco José
  4. El Dr. Mark de la USGS, originalmente desarrolló el modelo en una Arc Workstation AML, denominándolas: “Mapas de relieve sombreados generados por ordenador, haciendo hincapié en las estructuras que resultan de ser iluminadas oblicuamente. Este método produce una superficie con iluminación de diversos lados”. En esencia, el hillshade se crea al combinar cuatro hillshades generados a partir de 225 grados, 270 grados, 315 grados y 360 grados azimut, todos a una altitud de 30 grados.