sábado

Modelos Digitales de Terreno (MDT)

¿Qué son los Modelos Digitales de Terreno?, Variantes, Consideraciones

Continuando con los la serie de artículos que exploran sobre lo básico de teledetección, SIG y Geomática en general.

En esta oportunidad tocamos el tema de los interesantes, modelos digitales de terreno, trataremos de ahondar en este tema, "no tan básico", de una forma amena y entendible que facilite la comprensión, incluso de los que escuchan por primera vez sobre esto. Aqui los links directos:

Es IMPORTANTE recordar que en este Blog en el menú Teledetección - Análisis 3D encontraran los artículos que describen cuales son los modelos digitales disponibles en internet y como descargarlos, bajo se colocan los links directos:

MODELOS DIGITALES DE TERRENO (MDT o DTM siglas en ingles)

INTRODUCCION

Los Modelos Digitales de Terreno constituyen en la actualidad, en la era digital, las formas más populares de representar el relieve, son un insumo o resultado imprescindible de los programas CAD y SIG cuando se trata del procesamiento de relieve con fines diversos, como son: ingeniería, conservación, ambiente, paisajismo etc.

Los Modelos Digitales de Terreno son la forma de representación del relieve de la era digital como en su momento fueron los mapas topográficos con curvas de nivel y puntos de elevación en papel. Sin embargo, no es que un "modelo" sustituya al otro, por el contrario, se complementan entre si.

La amplia implementación de los Modelos Digitales de Elevación en los diferentes softwares conlleva a su generalizada utilización, con inherentes consecuencias positivas y negativas que debemos estar alerta para evitar errores comunes, que evidentemente iremos abordando

Inicialmente es importante diferenciar en la multitud de conceptos relacionados que tienden a la confusión, en entendimiento y aplicación, como por ejemplo: Modelo Digital de Terreno (MDT), Modelo Digital de Elevación (MDE), Modelo Digital de Superficie (MDS), entre otros.

Modelos Digitales de Terreno(MDT)

Un Modelo Digital de Terreno (MDT) es una estructura numérica de datos que representa la distribución espacial de una variable cuantitativa y continua.

Un Modelo Digital de Terreno viene agrupar las diferentes formas de representación del terreno en formato digital (MDE, MDS), incluyendo los resultados de procesamientos de datos de elevación como: pendiente, aspecto, entre otros.

El tipo de Modelo Digital del Terreno (MDT) más conocido es el Modelo Digital de Elevaciones (MDE)

Modelos Digitales de Superficie (MDS)

Un Modelo Digital de Superficie MDS describe las variaciones en la elevación de la parte superior del paisaje, incluyendo la altura de la vegetación, infraestructura y otros elementos de la superficie, y solo provee elevaciones del terreno en aquellas zonas donde hay muy poca o ninguna cobertura sobre el suelo.

Modelos Digitales de Elevación (MDE)

Es una representación digital de las variaciones de la elevación de la superficie de la tierra, un modelo digital de elevación nos provee información cuantitativa "básica" de la variación de la elevación (generalmente sobre el nivel del mar) de la superficie terrestre.

Precisión de los MDE: el grado de exactitud de los datos del MDE está determinado fundamentalmente por la resolución (la distancia entre los puntos de muestreo, es decir, la distancia entre los puntos de elevación base utilizados para la generar el modelo). Otros factores que afectan la precisión son el tipo de datos, sean enteros (Integer) o punto flotante (floating point) y la calidad del método utilizado para muestrear los datos de elevación de la superficie utilizado para crear el MDE original.

Como se generan los MDE los datos de elevación, a partir de los cuales se generan los MDE, son obtenidos por un amplio rango de técnicas de medición, tales como levantamientos de campo con equipos GPS, estaciones totales, estaciones terrestres y escáner laser, tradicionalmente se han producido por métodos fotogramétricos de imágenes (fotografías) captadas en aviones, tecnología LIDAR, pares estereoscópicos de imágenes de satélite, altimetría a partir de interfometria de apertura sintética INSAR (imágenes de radar). También, podemos crear un MDE a partir de la digitalización de los datos de elevación extraídos de mapas topográficos analógicos

Estructura de los Modelos Digitales de Elevación (MDE)

Existe una diversidad de formatos en los que se puede crear un MDE, los más comunes son: Red de Triángulos Irregulares (TIN) y los formatos Raster. En general el formato digital de un MDE esta formado por una "Red" que puede ser cuadrangular, rectangular (raster) o triangular (TIN).

Raster

En el formato raster se divide el espacio en un conjunto regular de celdas (pixeles), cada una de estas celdillas contiene un número que representa el valor de la variable, en el caso de un Modelo Digital de Elevación, dicho valor seria la elevación (cota sobre el nivel del mar). El valor del pixel se considera representativo para toda la superficie ocupada por el pixel. De esta forma el modelo cubre todo el espacio, este hecho supone una ventaja ya que pueden obtenerse valores de cualquier parte del mismo. La mayoría de las imágenes son consideradas de formato raster sean utilizadas con fines cartográficos o no, el detalle de la imagen está definido por la “finura” del pixel , es decir, el número de pixels por imagen o superficie según sea el caso.

Red de Triángulos Irregulares (TIN)

Es un formato para representar variables, generalmente elevación y por ende modelos digitales en 3D, se basa en la unión de los puntos de elevación conocidos mediante una red de triángulos de forma irregular, generalmente se aplica la triangulación Delaunay. Sin embargo, los TIN pueden generarse de una gran variedad de tipos de entrada, además de los puntos nombrados, se pueden utilizar geometrías de polilineas que representen las curvas de nivel o incluso polilineas que representen formas del terreno como por ejemplo los cursos de agua o infraestructuras. También, pueden aceptar formas de polígonos. Algunos programas permiten controlar como las entidades de entrada afectaran la triangulación. En otros casos, más común de los programas CAD se pueden alterar los vértices de los triángulos para que el modelo se adapte más al objetivo buscado.

Las Redes de Triángulos Irregulares son ampliamente utilizadas por los programas CAD, luego de generar el modelo TIN dichos programas nos permiten realizar muchas cosas como perfiles, secciones, cubicación, diseño de superficies, viales, de construcción etc. Siempre debemos estar atentos que dichos resultados serán producto de una interpolación lineal y su exactitud dependerá de la calidad y densidad de datos de entrada, así como de nuestra capacidad de corregir el modelo.

Comparación Raster - TIN

Como podemos ver el TIN se diferencia del modelo Raster en varios aspectos: su flexibilidad al incorporar entidades geometricas en su creación, no posee una distribución regular, es decir, en un TIN los puntos conocidos se concentran en aquellas zonas de mayor variabilidad o muestras, no necesariamente tendran la forma geometrica rectangular de los Raster. Por supuesto disminuye la calidad notablemente en zonas con ausencia de datos. Sin embargo, aún cuando tengamos una gran densidad de datos los TIN al ser formados por muchos triangulos dan la impresión "artificial" a las representaciones 3D.

Aplicaciones de los Modelos Digitales de Elevación (MDE)

  • Modelamiento hidrológico, incluyendo simulación de inundaciones, delineación y análisis de cuencas hidrográficas, así como redes de drenaje.
  • Modelamiento de procesos de erosión y transporte de sedimentos.
  • Delineación y estudio de unidades fisiográficas.
  • Estudios del suelo y ecológicos.
  • Visualizaciones en 3D. Fines variados turismo (generalmente se busca la mayor exposición), planificación de rutas, vuelos; presentación de proyectos de infraestructura.
  • Evaluaciones de la geomorfología.
  • Aplicaciones en ingeniería civil y militares tales como selección de sitios adecuados o rutas optimas, exploración de riesgos de deslizamientos, análisis de visibilidad.
  • Rectificación de imágenes obtenidas de sensores remotos y su incorporación en análisis 3D
  • Complementan el conjunto de datos de información cartográfica para generar modelos de aguas subterráneas y climáticos.
  • Los modelos digitales de elevación proporcionan una oportunidad para caracterizar cuantitativamente la superficie de la tierra en términos de grado de pendiente y curvatura.

Consideraciones de importancia al momento de trabajar con Modelos Digitales de Elevación (MDE)

Es recomendable cuando descargas un Modelo Digital de Elevación investigar como fue generado, su resolución, su exactitud altimetrica, es recomendable comparar con mapas topograficos o datos de elevación oficiales. Un aspecto de vital importancia en esta etapa de indagación es determinar si contamos con un modelo digital de elevación o de superficie, o incluso un producto intermedio, ya que para algunas aplicaciones las elevaciones de los bosques e infraestructuras las imposibilitan.

Un modelo digital de terreno de buena resolución no necesariamente puede ser implementado para todos los casos, por ejemplo para estudios hidrologicos, para obtener buenos resultados necesitamos un Modelo Digital de Elevación hidrologicamente correcto, es decir, requiere una evaluación y preprocesamiento, que tampoco es necesariamente una rutina predefinida, para obtener buenos resultados lo adecuado es partir de una evaluación y reconocimiento visual que permita lograr la comprensión del relieve y el drenaje.

Mayores detalles para casos especificos, especialmente los estudios hidrologicos, se ahondara en posteriores articulos.

Modelos Digitales de Elevación (MDE) Libres disponibles en la Web, descripción, como descargarlos