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El Blog de IdeyaRed

Compartiendo ideas en torno a la sostenibilidad

Cálculo de flujos de drenaje en parcelas agrícolas

Uno de los mayores desafíos a la hora de evaluar los impactos producidos por una transformación agrícola, una modernización o en general una actuación en parcelas del medio rural es la valoración de los flujos de retorno (o flujos de drenaje) de agua en las parcelas.

La correcta definición de la intensidad y dirección de estos flujos permite conocer la afección de la puesta en cultivo de las parcelas de un determinado proyecto y evaluar de esta manera el grado de impacto sobre una zona concreta.

Para ello desde IDEYA, y desarrollando sobre una metodología disponible una forma de trabajo propia, se aborda este tipo de estudios mediante tecnologías SIG (Sistemas de Información Geográfica).

Puntos de partida: Modelos digitales del Terreno

Partiendo de la base de los Modelos Digitales del Terrreno disponibles se pueden abordar este tipo de estudios de manera muy simple y precisa. Además de manera completamente gratuita: tanto los datos como el software para hacer el estudio son de libre acceso.

Los Modelos Digitales del Terreno se pueden localizar de múltiples maneras en la red, pero quizás uno de los repositorios que mayor calidad y precisión ofrecen es el del Instituo Geográfico Nacional (IGN), que a través de su web ofrece hasta 4 productos de diferente rango relacionados con los MDT.

Si entramos en:

https://www.ign.es/ign/layoutIn/modeloDigitalTerreno.do

podremos ver los siguientes 4 productos:

  • MDT5 : Modelo digital del terreno con paso de malla de 5 m, con la distribución oficial de hojas 1:25.000. Sistema geodésico de referencia ETRS89, en el Archipiélago Canario REGCAN95, compatible con ETRS89. Proyección UTM en el huso correspondiente.
  • MDT25: Modelo digital del terreno con paso de malla de 25 m, con la distribución oficial de hojas 1:25.000. Sistema geodésico de referencia ETRS89, en el Archipiélago Canario REGCAN95, compatible con ETRS89. Proyección UTM en el huso correspondiente.
  • MDT200: Modelo digital del terreno con paso de malla de 200 m. Distribución por provincias (rectángulo envolvente de cada provincia). Sistema geodésico de referencia ETRS89, en el Archipiélago Canario REGCAN95, compatible con ETRS89. Proyección UTM en el huso correspondiente a cada provincia.
  • LiDAR: nubes de puntos con coordenadas X,Y,Z obtenidas mediante sensores LiDAR aerotransportados, con una densidad de 0,5 puntos/m

 

Para nuestro estudio se realiza la descarga de los productos MDT5, el modelo digital del terreno con un paso de malla de 5 metros, suficiente resolución para el trabajo que se realizará.

La descarga deja dos archivos, uno en el H30 y otro en el H31, ambos en formato ASC.

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Se agradece que por defecto el IGN incluya el formato en otro huso, algo que deberíamos realizar manualmente si fuera necesario y que de esta manera ya disponemos de ello.

El formato para el MDT5, como se ha comentado, es ASC, conocido como ASCII GRID. Son ficheros de texto con una pequeña cabecera al principio donde se indican las coordenadas de origen, el tamaño de píxel y el número de filas y columnas de la imagen, y luego se ponen los datos por filas y columnas. Si abrimos el ASC (con prudencia, los ficheros ocupan casi 200 megas) con un editor de texto veremos este formato de forma más clara:

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El software que usaremos para el análisis de los flujos en la parcela es el gvSIG versión 2.2.0-2313, última versión (por el momento) de gvSIG. Es un SIG de escritorio gratuito, español y con una elevada comunidad y desarrollo detrás. Forma parte de la comunidad OSGeo, y cuenta con varias versiones que pueden descargarse:

http://www.gvsig.com/es/productos/

El formato ASC es uno de los formatos nativos de gvSIG, por lo que no es necesario realizar ninguna transformación de los MDT para poder realizar el análisis.

Objetivo: parcelas agrícolas

El objetivo es analizar los flujos de drenaje en una parcela concreta en función de la información suministrada por el MDT, por lo que para este artículo analizaremos la siguiente parcela:

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El MDT ocupa aproximadamente 180 megas, por lo que “moverlo” para realizar los análisis resultará especialmente lento si no se dispone de la potencia requerida en el ordenador. Para evitar esto realizaremos un recorte sobre el MDT, y sobre este recorte será sobre el que trabajaremos.

Para ello usamos una de las herramientas que gvSIG incluye dentro de su “Caja de herramientas”, una agrupación de los geoprocesos disponibles en el programa. En concreto, dentro del grupo “Herramientas básicas para capas raster” está “Cortar capa raster con capa de polígonos”. Teniendo la parcela en estudio digitalizada en una capa de polígonos podemos realizar este recorte.

Geoprocesos para Flujos de drenaje: Pendiente y Orientación

Obtenido el recorte del MDT procedemos ahora con los dos geoprocesos objeto del presente artículo: Pendiente y Orientación. Ambos se encuentran dentro del grupo de procesos “Geomorfometría y análisis del relieve”.

Con orientación (algoritmo creado por Victor Olaya), y según explica la propia ayuda del programa, “se calcula el ángulo existente entre el vector que señala el Norte y la proyección sobre el plano horizontal del vector normal a la superficie en ese punto”.

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El resultado es, pues, un raster donde el valor de cada pixel indica una orientación que tiene un valor  comprendido entre 0º y 315º en incrementos de 45º, donde 0º sería NORTE, 90º sería ESTE, 180º sería SUR y 270º OESTE.

En el caso de la parcela se ve claramente que la dirección que predomina es 225º en la zona central (SO), mientras que en el extremo oeste la orientación principal es 90º (E), mientras que en la zona sur la orientación es 270º (O).

Pasamos ahora a calcular la pendiente, con el geoproceso correspondiente. La extensión Pendiente (creado igualmente por Victor Olaya) calcula el ángulo existente entre el vector normal a la superficie en ese punto y la vertical.

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Pendientes para cálculo de flujos de drenaje

Se comprueba que las máximas pendientes se dan en los terrenos no cultivados y aterrazados. La zona Norte es la zona con menos pendiente, por lo que los flujos ahí será mínimos. La Zona sur presenta unas cotas menores y mayores pendientes, por lo que el lógico pensar que los flujos de drenaje en la parcela presentan direcciones predominantes hacia el sur-suroeste.

Este extremo se ve confirmado con las orientaciones, que predominantemente son S-SO (entre 180-270º), incluyendo las zonas al oeste de las parcelas que vierten hacia el E-SE (90-135).

El análisis de los flujos de drenaje es coherente entre lo detectado en el MDT (cotas más altas en el norte que en el sur) y lo analizado mediante Orientación-Pendiente.

 

Juan Santos Ruiz de Eguílaz

Project Manager IDEYA.

Comment

  1. Pedro dice:

    Muy interesante el artículo.

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