Aplicación del Álgebra de mapas en la Elaboración de un Mapa de Susceptibilidad de Acuíferos por el método Drastic, Usando Arcgis 10.1

Existen diferentes metodologías utilizadas en la valoración de la vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación. En esencia, la mayoría coinciden en determinar la vulnerabilidad en función de las características intrínsecas del medio. Se habla entonces de vulnerabilidad intrínseca, que Foster & Hirita (1991) definen como la sensibilidad del acuífero para ser adversamente afectado por una carga contaminante impuesta. 

Método Drastic 

El DRASTIC es un modelo empírico desarrollado por Aller et al (1987) para la Environmental Protection Agency, EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos). Es un método usado tanto para la cualificación como para la cartografía y se basa en la asignación de índices que van de 1 (mínima vulnerabilidad) a 10 (máxima vulnerabilidad), de acuerdo a las características y el comportamiento de las variables consideradas en el acrónimo DRASTIC:

• D: depth. Profundidad del agua subterránea.
• R: recharge. Recarga neta.
• A: aquifer. Litología del acuífero.
• S: soil. Tipo de suelo.
• T: topography. Topografía.
• I: impact. Naturaleza de la zona no saturada.
• C: hydraulic conductivity. Conductividad hidráulica del acuífero.

Además de la valoración de 1 a 10 que se da a cada parámetro se pondera su influencia dentro de la evaluación de la vulnerabilidad mediante la asignación de unos pesos de 1 a 5, que variarán si el contaminante en cuestión es un pesticida, al ser éste menos volátil y más persistente. Ambos índices se multiplican y se suman los siete resultados para obtener una valoración final, según se indica en la siguiente expresión:

DRASTIC = (Dr · Dw) + (Rr · Rw) + (Ar · Aw) + (Sr · Sw) + (Tr · Tw) + (Ir · Iw) + (Cr · Cw)

En donde:

• r: indica factor de clasificación o valoración.
• w: indica factor de ponderación.

Los valores que adoptan los factores de clasificación y de ponderación para cada parámetro se resumen en las siguientes tablas:

CLASIFICACIÓN VARIABLE "D"
Profundidad (m)	Valoración Dr
0-1,5	10
1,5-4,6	9
4,6-9,1	7
9,1-15,2	5
15,2-22,9	3
22,9-30,5	2
> 30,5	1

CLASIFICACIÓN VARIABLE "R"
Recarga (mm)	Valoración Rr
0-50	1
50-103	3
103-178	6
178-254	8
> 254	9

CLASIFICACIÓN VARIABLE "A"
Litología del acuífero	Valoración Ar	Valor típico Ar
Lutita masiva	1-3	2
Metamórfica/Ígnea	2-5	3
Metamórfica/Ígnea meteorizada	3-5	4
Till glacial	4-6	5
Secuencias de arenisca, caliza y lutitas	5-9	6
Arenisca masiva	4-9	6
Caliza masiva	4-9	6
Arena o grava	4-9	8
Basaltos	2-10	9
Caliza kárstica	9-10	10

CLASIFICACIÓN VARIABLE "S"
Tipo de suelo	Valoración Sr
Delgado o ausente	10
Grava	10
Arena	9
Agregado arcilloso o compactado	7
Arenisca margosa	6
Marga	5
Limo margoso	4
Arcilla margosa	3
Estiércol-cieno	2
Arcilla no compactada y no agregada	1

CLASIFICACIÓN VARIABLE "T"
Pendiente (%)	Valoración Tr
0-2	10
2-6	9
6-12	5
12-18	3
> 18	1

CLASIFICACIÓN VARIABLE "I"
Naturaleza de la zona no saturada	Valoración Ir	Valor típico Ir
Capa confinante	1	1
Cieno-arcilla	2-6	3
Lutita	2-5	3
Caliza	2-7	6
Arenisca	4-8	6
Secuencias de arenisca, caliza y lutita	4-8	6
Arena o grava con contenido de cieno y arcilla significativo	4-8	6
Metamórfica/Ígnea	2-8	4
Grava y arena	6-9	8
Basalto	2-10	9
Caliza kárstica	8-10	10

CLASIFICACIÓN VARIABLE "C"
Conductividad hidráulica		Valoración Cr
m/día	cm/s
0,04-4,08	4,6 · 10-5-4,7 · 10-3	1
4,08-12,22	4,7 · 10-3-1,4 · 10-2	2
12,22-28,55	1,4 · 10-2-3,4 · 10-2	3
28,55-40,75	3,4 · 10-5-4,7 · 10-2	6
40,75-81,49	4,7 · 10-2-9,5 · 10-2	8
> 81,49	> 9,5 · 10-2	10

FACTOR DE PONDERACIÓN DEL MÉTODO DRASTIC
Tipo contaminante	Variable
	Dw	Rw	Aw	Sw	Tw	Iw	Cw
Pesticida	5	4	3	5	3	4	2
No pesticida	5	4	3	2	1	5	3

Finalmente se obtiene una valoración final de la vulnerabilidad del acuífero, que oscilará entre 23 (mínima) y 230 (máxima), aunque en la práctica el índice varía entre 50 y 200. Si se considera contaminación porpesticidas podrá tomar valores comprendidos entre 26 y 260. En la siguiente tabla se indica el grado de vulnerabilidad en función del valor obtenido por el método DRASTIC:

VULNERABILIDAD GENERAL			VULNERABILIDAD A PESTICIDAS
Grado vulnerabilidad	Valor DRASTIC		Grado vulnerabilidad	Valor DRASTIC
Muy bajo	23-64		Muy bajo	26-73
Bajo	65-105		Bajo	74-120
Moderado	106-146		Moderado	121-167
Alto	147-187		Alto	168-214
Muy alto	188-230		Muy alto	215-260

Aplicación del método Drastic mediante el SIG ArcGIS 10.1

Para la aplicación de las metodologías DRAGSTIC  en el sistema de información geográfico fue necesario, en  primer lugar generar cada uno de los mapas que representaría cada factor en la ecuación final, posteriormente realizar la Reclasificación de estos valores según la tabla correspondiente, para así, finalmente  ingresar todos los factores, con su respectiva ponderación a la ecuación final generad en el  Map algebra, del Arcgis 10.1

Mapa de Profundidad de Agua Subterránea (D): Corresponde al mapa generado a partir de la información del nivel estático de 5 de los pozos dentro del área de estudio. Esta información se encuentra dentro de un archivo tipo shapefile de puntos, con lo cual fue posible realizar una superficie interpolando la  variable Z (en este caso, nivel estático), esto mediante las herramientas 3D analyst à raster interpolations à IDW. Finalmente se realizó la clasificación por colores degradados.

Para poder ser incorporado a la ecuación de vulnerabilidad de acuífero, este mapa debe ser reclasificado, esto se realizó con las herramientas  Spatial analyst à Raclasifiation à Reclass. En donde se seleccionan los rangos originales y sus nuevos valores según la tabla correspondiente.

Mapa de recarga (R): para estimar la recarga neta, es necesario realizar un balance hídrico previamente, la información usada corresponde a la recopilación de 4 estaciones meteorológicas y a los datos suministrados por Hidrogeo Consulta S.R.L. los cuales contenían tantos datos de precipitación, evaporación y escurrimiento. Al poseer datos de escurrimiento en la zona, no fue necesario usar el mapa de caudales de escurrimiento máximos a nivel nacional.

Los datos de las estaciones meteorológicas, se incluyeron en una tabla de Excel, para luego ser importadas al programa arcgis 10.1 (Add Data à XY Data àExport to SHP). Y de esta manera, realizar la interpolación de cada uno de  los mapas necesarios para el balance hídrico.

Esto dio como resultado tres mapas, que representaban la precipitación, evaporación, y escorrentía. Haciendo uso de la formula I = PP – E – ETR, se puede obtener el valor de la infiltración; esta expresión puede ser incorporada al Arcgis 10.1, mediante la herramienta Spatial Analist à Map Alegbraàraster calculator, en el cual se toma cada mapa como un factor, se escribe la expresión algebraica antes mencionada y se obtiene como resultado el mapa de infiltración, el cual fue usado posteriormente como uno de los factores en el método Drasctic.

Mapa del Material del Acuífero (A): el material del acuífero se considera constante, y al analizar los perfiles litológicos, se considera que dicho material corresponde a una secuencia de arenas, limos y arcillas, correspondiéndole un valor de clase típico de 6

Mapa de Suelos (S): La elaboración de este mapa se realizó a partir del Mapa Generalizado de suelos, Elaborado por el Ministerio del Ambiente en el año 1981. Se digitalizo y se montaron en cuenta las unidades existentes y su composición.

Las unidades presentes en el mapa de suelos son:

A7: Suelos areno limosos, fuertemente gravoso, Con rango de clase 10

A22: Franco arenoso aunque poco drenado, con rango de clase 9

E2: Suelos arcillosos, con rango de datos de clase 1

M3: Suelos arcillas con  arena y grava, rango de clases 6

M4: Arcilloso muy compacto. Rango de Clase 1

U1: Limo Arcilllosos con grava. Rango de clase 3

U10: Franco Arenosos, con rango de clase 10

U2: Limosos, con gravas, rango de clases 5

U4: Suelos arcillo limosos muy ondulados, rango de clases 5

U9: Suelos arcillosos, rango de clases 10

Finalmente se realizó la conversión a raster y la  reclasificación según estos rangos.

Topografía  (T): la información de topografía se obtuvo a través de los mapas de cartografía nacional antes mencionados, y del modelo generado de a  partir de estos datos se generó un mapa de pendientes del terreno, expresado en porcentaje de pendiente.

Este mapa, se reclasifico según los valores correspondientes.

 

Mapa de Impacto de zona Vadosa (I): Para poder efectuar la elaboración del mapa de impacto de la zona vadosa o no saturada, fue analizado en función de la litología presente en la capa superior al material del acuífero, asumiendo de acuerdo al modelo hidrogeológico como arenas con gravas, limos y arcillas, asignándole un valor de 6, de acuerdo a la tabla mencionad anteriormente.

Conductividad Hidraulica (C): este factor o mapa de conductividad hidráulica, se obtiene del  cociente entre la transmisividad y el espesor saturado del acuífero; en el primer caso; la transmisividad se obtuvo de los pozos con pruebas de bombeo efectivas, se integraron en una tabla de excel, se importaron como archivos shapefiles en arcgis 10.1 y se generó el mapa de transmisividad a partir de una interpolación similar a las mencionadas en apartados anteriores.

El mapa de espesor saturado del el acuífero se obtiene a partir de la sumatoria de los espesores que se encuentren por debajo del nivel piezométrico.

Igual que en los casos anteriores, se realiza la reclasificación del mismo según la tabla correspondiente

Finalmente, para la elaboración del mapa de susceptibilidad del acuífero según el método Drastic, se ejecuta el  raster calculator, generando así el mapa de vulnerabilidad

 De la misma manera que en los casos anteriores, se realiza la reclasificación con fines de clasificación de la vulnerabilidad.

Análisis de Cuencas Hidrográficas con ArcGIS 10.1.- Delimitan de Cuencas- Ordenes de Jerarquia

El análisis de las cuencas hidrográficas es un aspecto de gran interés para diversas ramas de las geociencias,  más aun en la actualidad; ya que el avance de la tecnología informática, así como  la proliferación de herramientas de geomática, entre las cuales se incluyen los sistemas de información geográfica.

En el texto presentado a continuación se  describirán las herramientas que se encuentran en el sistema de información geográfico ArcGIS 10.1 que permiten realizar análisis  de cuencas hidrográficas.

Este tipo de análisis se puede realizar de dos maneras, la primera de ellas a partir de  modelos de elevación 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 contenga la información de elevación de nuestra área de interés, este archivo puede ser generado a partir de levantamientos planialtimétricos, vectorización de curvas de nivel u obtenidas a partir de sensores remotos.

La calidad del análisis estará fuertemente influenciada por el tamaño de la celda del raster usado, este es uno de los aspectos que deben tener en cuenta al momento de iniciar este tipo de análisis.

En la Figura 1, se muestra un modelo de elevación digital obtenido de una de las misiones del transbordador espacial (disponible en http://pubs.usgs.gov/of/2004/1322/), en este caso corresponde al área  urbana de la ciudad de Mérida y sus alrededores.

Figura 1. Modelo de elevación Digital del área urbana de Mérida y sus alrededores.

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 herramienta Flow Direction.

3. Con el uso de la herramienta basin (cuenca), se inserta el archivo  de dirección de flujo (flow direction). Se creara un archivo raster con valores para cada cuenca identificada (Figura 2).

Figura 2. Archivos con las cuencas delimitadas.

4. El archivo creado debe transformarse a un archivo vectorial, ya que de esta forma será posible realizar cálculos de áreas, distancias y otras variables físicas, este procedimiento se realiza con los siguientes comandos: ArcTollbox  Conversion Tools  From Raster  raster To polygon. Este procedimiento transformara en polígonos cada una de las cuencas, y le asignara un valor en la tabla de atributos (Figura 3).

5. Para este caso, solo necesitamos uno de estos polígonos, seleccionaremos el polígono que represente el área de captación de la cuenca de interés (Cuenca del rio Mucujun, estado Mérida), 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 caso corresponde a la cubierta por el archivo vectorial extraído anteriormente. Este procedimiento se conoce como mascara, o blanqueado en algunos casos, y servirá para obtener un MDT exclusivo del área estudiada. 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 Newell Strahler; en este campo se conoce como el orden de secuencia de Strahler y se usa para definir el tamaño de una corriente, basándose en la jerarquía de los afluentes. También es usado en el análisis de otro tipo de estructuras jerárquicas en otros campos como por ejemplo la biología, el estudio de árbol y en los sistemas respiratorio y circulatorio, así como en la asignación de registros para la compilación de lenguajes 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 la herramienta Hidrology de la extensión Spatial Analyst Tool. Es necesario contar previamente con archivos de topografía de la cuenca y el raster derivado, dirección de flujo. Comando: ArctoolBox Spatial Analyst Tools  Hidrology Stream Order

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

En algunos casos será conveniente realizar una reclasificación de este raster, con el fin de  asignarle a la zonas  que no presentan afluentes el valor ¨NO DATA¨. La reclasificación puede ser realizada con los comandos: 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 se realizar siguiente el siguiente grupo de comandos: : ArctoolBox Spatial Analyst Tools  Hidrology Stream 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 las características 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.

La línea de comando para elaborar un mapa de pendientes se muestra a continuación: Arctoolbox  3D Analyst  Raster Surface  Slope

Es posible seleccionar entre un archivo de pendientes en grados (Degree) o uno en porcentaje (Percent_rise). Un mapa de pendientes elaborado y reclasificado se puede ver en la figura 9.

Figura 9. Mapa de Pendientes en porcentaje de elevación.

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 los apartados anteriores; sin embargo, existirán casos en donde sea necesario digitalizar de forma manual la red 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 (es recomendable usar la herramienta SNAP).

A su vez, también es recomendable contar con un shapefile que contenga los puntos donde se intersectan los segmentos de nuestra red de drenaje. La línea de comando para ejecutar esta herramienta la encontramos en la siguiente ruta: Arctoolbox data Managment ToolsFeaturesFeatures 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, como desde 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 desea analizar (figura 11).

Al usar la herramienta Wastershed, presente en : ArcToolboxSpatial AnalystHidrology 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

Transformar un Archivo de Texto a Shapefile (Arcgis)

Cuando se trabaja con programas SIG, muchas veces acudimos como para tantas otras cosas a la web para encontrar solución a problemas técnicos que se plantean. Yo lo hago a menudo y existen algunos foros de discusión verdaderamente buenos. Hoy me he decidido a describir la conversión de un archivo “.xyz” en raster para su uso con Arcgis 9.2, por lo que me ha costado a mi descubrirlo.

¡IMPORTANTE! Si transformamos el .xyz a .txt y la separación de las columnas de datos está hecha por tabulaciones, podemos pasar directamente al paso 3, usando directamente el .txt para ADD XY en Arcgis.

Paso 1Se cuenta con un archivo en formato .xyz. Es mejor cambiar la extensión a .txt, ya que de otra forma no es operativo para el método que se va a emplear en su conversión. Puede ser que ya lo tengamos en .txt, de cualquier forma, la estructura que deben tener los datos es la que se ve abajo.

Como se observa, aparecen las columnas en orden de izquierda a derecha, los valores x, y, z. Siendo x, y las coordenadas y z el valor concreto, en este caso de altitud. No es necesario que añadamos encabezados a las columnas.
Paso 2 (SÓLO CUANDO ARCGIS NO LEE EL .TXT PARA ADD XY).
Se convierte el .txt en .dbf, para ello he utilizado el Access de Microsoft. Esto se hace siguiendo la siguiente secuencia.
a) Se crea una nueva base de datos e importamos una tabla. Se elige el formato .txt.

b) En el asistente de importación del Access, he marcado las siguientes opciones.
c) Luego se selecciona, importar en una tabla nueva y se cambian los nombres de los campos por x, y, z.

d) En los siguientes pasos, se permite a Access agregar la clave principal, luego se da un nombre a la tabla.

e) Una vez creada la tabla, esta se exporta a .dbf. Se hace clic con el botón derecho sobre la tabla y se exporta en dBASE IV(*.dbf).

Paso 3
Una vez que se ha convertido el archivo .txt a .dbf, los siguientes procesos se desarrollan totalmente en el Arcgis 9.2.
Se utiliza Add XY Data, que se encuentra en el menú Tools. Seleccionamos el .dbf como origen de los datos e indicamos en que campos se encuentran los valores X e Y. 
Paso 4
Una vez añadido el feature de puntos mediante las coordenadas X,Y, este se exporta para almacenarlo en formato shape.

Paso 5
Almacenado el feature de puntos como shape o feature class como se quiera, lo siguiente es transformar todo esta malla de puntos, en este caso con valores altimétricos, a un raster. Yo he utilizado la herramienta Point to Raster, seleccionando el tipo de asignación de celda El más frecuente y dando el tamaño de la celda, en este caso es conocido, siendo de 25 metros.

Metodología para procesar datos LiDAR con ArcGIS Desktop 10

Este articulo fue tomado de Antonio San José Albacete1, Francisco Mauro Gutiérrez2

1 Universidad Complutense de Madrid, 2Universidad Politécnica de Madrid

sanjosealbacete@yahoo.es

El sensor LiDAR (Light Detection And Ranging) es un sensor activo, el mismo

genera la energia (el pulso laser) que permite hacer los calculos y las medidas.

Envia una senal a la superficie terrestre desde un sensor aerotransportado, que

regresa al transporte aereo; el tiempo que tarda en llegar hasta la superficie

terrestre y regresar al transporte aereo determina la distancia hasta los elementos

de la superficie. El resultado es una densa red de puntos de elevacion

georreferenciados de elevada precision, denominada ¡§nube de puntos¡¨.

La habilidad del sensor LiDAR para capturar informacion bajo la cubierta

vegetal es una de sus principales ventajas. La densidad de la nube de puntos es

suficiente para crear un Modelo Digital de Superficies muy preciso.

Figura 1. Esquema de retorno de los pulsos laser.

El proceso de adquisicion de datos LiDAR consiste basicamente en la

sincronizacion de los datos del sensor laser con la informacion de navegacion

GPS (x, y, z) e INS (omega, phi y kappa). Es necesario realizar un estudio de

planeamiento previo antes de iniciar el proceso de obtencion de datos.

Los datos LiDAR se almacenan en formato binario. Los datos en bruto se

agrupan en una sola clase que recoge todas las respuestas de cada disparo laser.

El formato .LAS es el mas utilizado; contiene datos binarios que consisten en

archivo cabecera, registros de longitud variable y datos de puntos. Este formato

presenta a su vez diferentes formatos que han evolucionado con el tiempo para

incluir mas informacion [1].

Tratamiento de datos LiDAR en ArcGIS 10

En la mayor parte de los análisis con datos LiDAR no se usan todos los
atributos de forma simultanea ya que, en funcion del tipo de analisis o estudio que
se quiera realizar, este se apoyara en unos atributos determinados.
De este modo, los retornos son necesarios para analisis forestales y urbanos,
aunque hay opciones que permiten realizar esos analisis con los atributos de
intensidad. Las clasificaciones son fundamentales, aunque es posible realizar otro
tipo de clasificaciones en función de los retornos. Lo cierto es que cuanto mayor y
mas densa sea la informacion que nos proporcionan los datos LiDAR, mejores y
mas aproximados a la realidad seran los productos derivados de los posteriores
analisis.

Sin embargo hay una serie de atributos que son comunes y necesarios para
todos los analisis. Se trata de la posicion y la altura (x, y, z). El resto de atributos
de los datos LiDAR son: intensidad, retorno, numero de retornos, clasificacion,
angulo de escaneado, identificador, datos de usuario, direccion de escaneado,
direccion de vuelo e informacion GPS.

El programa ArcGIS 10 no permite manipular archivos .LAS directamente ya
que almacena los atributos en formato binario: BLOB (conjunto de datos binario
almacenados como una unica entidad en una base de datos que permite su
compresion).

El elevado numero de retornos que dan lugar a la nube de puntos hace que
ArcGIS sea incapaz de cargar todos los atributos y administrarlos. Se almacenan
como entidades multipunto: cluster que agrupan gran cantidad de puntos
individuales en un solo registro de la tabla de atributos.
Figura 2. Visualizacion de entidades de multipunto.

Modelo de geoprocesamiento de datos LiDAR

Los datos LiDAR requieren superar una serie de filtros antes de poder trabajar
con ellos en cualquier tipo de aplicacion. Por lo general, los datos LiDAR sufren
una serie de procesos de depuracion antes de ser almacenados en formato .LAS.
Este primer tamizado, limpia todos los datos excéntricos que son consecuencia de
errores, tanto del sensor como de los datos erróneos.
Un segundo filtro de los datos, antes de almacenarse en formato .LAS, es el
que permite separar el suelo de la vegetación y de los objetos sobre la superficie
terrestre. Este permite rellenar el atributo de la clasificación para posteriores
procesos de selección.

Normalmente los datos empleados para realizar analisis ya han pasado estos
procesos, por lo que el presente trabajo se centra en el procesamiento de los
archivos .LAS clasificados.

Los modelos se centran en el flujo de trabajo orientado al almacenamiento y la
depuracion de los datos LiDAR para su posterior aplicacion en estudios forestales.
En primer lugar se presenta el modelo de almacenamiento de datos LiDAR y, a
continuacion se muestra el modelo de carga de datos LiDAR en ArcGIS 10.

Modelo de creacion del espacio de trabajo

Hay que tener en cuenta que es necesario almacenar todos los datos en una
geodatabase. Esto permite manejar los datos LiDAR y tratar la informacion de una
manera mas agil y compacta, recogiendo todos los shapefiles dentro de un
conjunto de datos de entidades (Feature Dataset).

La eleccion del tipo de geodatabase depende de las caracteristicas del estudio.
Debido a que las muestras de datos LiDAR suponen gran cantidad de puntos
almacenados en archivos .LAS, es recomendable elegir una geodatabase de
archivo (File Geodatabase), que permite almacenar desde 1 TB hasta 256 TB.

Modelo de carga de datos LiDAR en ArcGIS 10

El modelo de carga de datos LiDAR permite transformar los archivos .LAS en
shapefile para visualizar la nube de puntos en ArcGIS. El modelo mostrado se
basa en herramientas de ArcGIS apoyadas en el script ExplodeLASMultipoint [3].
3.2.3 Modelo de carga de datos con herramientas de ArcGIS y script de
ESRI Support

Este modelo permite obtener de manera rapida y eficaz todos los atributos de
los archivos .LAS, incluyendo el valor de elevacion, en un solo paso mediante un
script. Para ello es necesario tener un conocimiento previo de los campos que
contienen los archivos .LAS para poder filtrarlos en ArcGIS. La mejor solucion es
usar un editor gratuito de datos LiDAR y comprobar los campos de sus atributos.
El flujo de trabajo es el siguiente:

 Comprobar los atributos del archivo .LAS en un editor (por ejemplo, LASEdit).
 Ejecutar la herramienta LAS To Multipoint desde ArcGIS, incluyendo aquellos
atributos presentes en el archivo .LAS que sean necesarios.
„Ejecutar el script ExplodeLASMultipoint desde el editor de Visual Basic de
ArcMap.

Este proceso da como resultado un archivo shapefile de puntos con los valores
de elevacion y los atributos seleccionados. Estos atributos no son visibles en la
tabla de atributos de la entidad de multipuntos debido a que estan almacenados
en formato BLOB. Sin embargo, el script se encarga de transformarlos y asignarlos
a cada uno de los puntos de forma individual.

Mediante las opciones de personalizacion de ArcGIS 10 es posible configurar
un boton para realizar las mismas operaciones del script ExplodeLASMultipoint [4].

Aplicaciones forestales con datos LiDAR

El Grupo de Investigacion, Tecnologias y Metodos para la Gestion Sostenible
se dedica a estudios forestales mediante datos LiDAR. Uno de sus proyectos esta
orientado a medir el volumen maderable y la biomasa de determinadas zonas
forestales mediante la comparacion de datos de campo y datos LiDAR.
Los datos LiDAR con los que trabajan llegan pre-procesados, es decir, reciben
un primer filtro para eliminar los datos erroneos y se rellenan los atributos de la
clasificacion separando el suelo de la vegetacion (pero sin tocar los atributos de
elevacion).
Una vez recibidos los datos LiDAR, es necesario filtrar los datos de suelo y los
datos de vegetacion a traves de su atributo de elevacion, en el caso de que los
datos no esten clasificados. Este proceso se denomina Ground Filter dentro del
software FUSION, aunque tambien se conoce como proceso de normalizacion en
el ambito de las aplicaciones forestales de datos LiDAR. Permite extraer los
puntos que corresponden al suelo y generar un archivo .LAS exclusivamente con
los datos a nivel de suelo.

Para este proceso es fundamental entender la diferencia entre altura y altitud:
 La altitud se refiere a la elevacion del conjunto de puntos sobre el nivel del
mar, tanto del suelo como de los objetos sobre la superficie terrestre.
„h La altura se refiere a la elevacion de los objetos sobre el nivel del suelo, por lo
que los datos de suelo estaran en valores entorno a cero.
El flujo de trabajo es el siguiente:
Filtrado de datos (pre-procesado).
Separacion entre puntos clasificados como suelo y puntos clasificados como
vegetacion u otros (pre-procesado).
Creacion del MDT con los puntos clasificados como suelo (procesado).
 Extraccion de alturas por diferencia entre puntos de suelo y puntos de
vegetacion (procesado).

 Modelo de normalizacion
El modelo de geoprocesamiento para normalizar los datos LiDAR pasa por el
modelo de carga de datos. Una vez cargados los datos en una geodatabase como
una entidad de puntos individuales con todos sus atributos es posible realizar el
proceso de normalizacion. El flujo de trabajo es el siguiente:

Crear una capa de la entidad de puntos.
Seleccionar los puntos de la capa cuya clase sea suelo (los valores son 2 y 7,
segun la clasificacion de la ASPRS).

 Crear un MDT o un TIN mediante la herramienta de interpolacion (IDW).
Crear una nueva entidad de puntos con los valores de elevacion de cada
punto y los valores de elevacion calculados a nivel de suelo en el MDT.
Calcular en un nuevo campo los valores de elevacion normalizados (altura
sobre el nivel del suelo), restando los valores del campo raster value a los
valores de elevacion sobre el nivel del mar del conjunto de puntos.
De este modo, y partiendo de una entidad de puntos con su atributo de
elevacion referido al nivel del mar, obtendremos un nuevo campo que nos
permitira trabajar con elevaciones sobre el nivel del suelo.