ARCGIS-NIVEL INTERMEDIO, Apuntes de Ingeniería en Geodesia y Cartografía

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Departamento de Ciencias de los Recursos Naturales Renovables

• CAPÍTULO I. CONCEPTOS BÁSICOS DE TELEDETECCIÓN ÍNDICE GENERAL
  • 1.1. Teledetección o percepción remota
  • 1.2. Componentes de un Sistema de Teledetección
    • 1.2.1. Fuente de energía
    • 1.2.2. Superficie Terrestre
    • 1.2.3. Sistema Sensor
    • 1.2.4. Sistema de Recepción
    • 1.2.5. Interpretación
  • 1.3. Fundamento físico de la teledetección
  • 1.4. Espectro electromagnético
  • 1.5. Sensores Remotos
    • 1.5.1. Sensores Pasivos
    • 1.5.2. Sensores Activos
  • 1.6. Resolución del Sensor Remoto
    • 1.6.1. Resolución Espacial
    • 1.6.2. Resolución Espectral
    • 1.6.3. Resolución Radiométrica:
    • 1.6.4. Resolución Temporal:
  • 1.7. Imagen satelital
    • 1.7.1. El formato ráster
    • 1.7.2. Elementos que componen una capa ráster
    • 1.7.3. Imagen Landsat
    • 1.7.4. Combinación de bandas con Landsat - color) 1.7.5. Análisis visual de imágenes de satélite (composición
      • 1.7.6. Cálculo de NDVI
    • INTERPOLACIÓN CAPÍTULO II. CONCEPTO BÁSICO DE MODELADO DE SUPERFICIE Y MÉTODOS DE
  • 2.1. Modelo - 2.1.1. Modelo icónicos - 2.1.2. Modelo análogos - 2.1.3. Modelo simbólicos
  • 2.2. Modelo digital del terreno (MDT)
  • 2.3. Modelo digital de elevación (MDE)
  • 2.4. Construcción del MDE
  • 2.5. Aplicaciones de los MDT
  • 2.6. Interpolación para hallar la altura - distancia) 2.6.1. IDW “Inverse Distance Weighted” (ponderación por - 2.6.3. Kriging
  • 2.7. Interpolación a partir de triángulos irregulares (TIN)
• CAPÍTULO III. CONCEPTOS BÁSICO DE MANEJO INTEGRADO DE UNA CUENCA
  • 3.1. Cuenca hidrográfica
  • 3.2. Sistema de drenaje
  • 3.3. Procesos de modelado del terreno - 3.3.1. Modelo de elevación digital - 3.3.2. Explorar modelos digitales de elevación
  • 3.4. Determinación de Cuencas Hidrográficas
  • 3.5. Redes Hidrográficas - 3.5.1. Método de Shreve - 3.5.2. Método de Strahler Departamento de Ciencias de los Recursos Naturales Renovables
  • 3.6. Características de escorrentía - 3.6.1. Acumulación de flujo - 3.6.2. Direccion de flujo - 3.6.3. El arroyo a entidad
• CAPÍTULO IV. PROCEDIMIENTO DE IMÁGENES SATELITALES Y AÉREAS
  • 4.1. Descargar imágenes satelitales de GLCF - 4.1.1. Modo de búsqueda: Mapa
  • 4.2. Combinación de bandas en ArcGIS
  • 4.3. Combinación de bandas con Imagen Analysis
  • 4.4. Calcular el NDVI y la transformación Taselled Cap - 4.4.1. Calculo de NDVI con Raster Calculator - 4.4.2. Calculo de NDVI con Imagen Analysis - 4.4.3. Calculo de transformación Taselled Cap
    • UTILIZANDO ARCGIS CAPÍTULO V. ANÁLISIS HIDROLÓGICO Y MORFOMÉTRICO DE CUENCAS
  • 5.1. Creación del TIN
  • 5.2. Conversión de TIN to ráster
  • 5.3. Herramienta Fill sinks
  • 5.4. Herramienta dirección del flujo (Flow direction tool)
  • 5.5. Herramienta acumulación del flujo (Flow accumulation tool)
  • 5.6. Stream definition
  • 5.7. Stream Link - 5.8. Stream Order
  • 5.9. Stream to Feature
  • 5.10. Feature Vertice To Point
  • 5.11. Crear un shapefile tipo punto
  • 5.12. Editamos el punto de inicio de la cuenca Departamento de Ciencias de los Recursos Naturales Renovables
  • 5.13. Delimitación de una cuenca (Watershed)
  • 5.14. Conversión de raster to polígono
  • 5.15. Determinación del área y perímetro de la cuenca
  • 5.16. Creación del perfil de red de drenaje
• CAPÍTULO VI. MAPA DE ALTITUD DE LA CUENCA
  • 6.1. Extraer un ráster en forma de un polígono
  • 6.2. reclasificar altitud
  • 6.3. Convertir raster to polygon
  • 6.4. Utilización de tabla de atributo
• CAPÍTULO VII. MAPA DE PENDIENTE DE LA CUENCA
  • 7.1. Herramienta Slope
  • 7.2. Reclasificar pendiente
  • 7.3. Mejoramiento de la clasificación
  • 7.4. Conversión de ráster a polígono
  • 7.5. Utilización de tabla de tributo
    • 7.5.1. Creación de una columna
    • 7.5.2. Selección de una característica
    • 7.5.3. Determinación del área en hectárea
      • vecinos 7.5.4. Eliminar polígonos fusionándolos con polígonos
• CAPÍTULO VIII. MAPA FISIOGRÁFICO DE CUENCA
  • 8.1. Característica de un mapa fisiográfico
  • 8.2. Intersección de altitud y pendiente
• CAPÍTULO IX. ANALISIS DE IMAGEN SATELITAL EN LA CUENCA
  • 9.1. Composición en Color Natural RGB
  • 9.2. Composición en falso color RGB
    • 9.3. Composición en Falso Color RGB Departamento de Ciencias de los Recursos Naturales Renovables
    • 9.4. Composición en Falso Color RGB
    • 9.5. Composición en Falso Color RGB
    • 9.6. Composición en Falso Color RGB
• CAPÍTULO X. OPERACIONES CON EL MODULO DE SPATIAL ANALYST - 10.1. Interpolación IDW - 10.2. Determinación del contorno o curva de nivel - 10.3. Interpolación Kriging
• BIBLIOGRAFÍA
  • 1. Características de la región espectral Cuadro Pág.
  • 1. Componentes de un sistema de teledetección Figura Pág.
  • 2. Espectro electromagnético
  • 3. Componentes de una imagen digital
  • 4. Modelos digitales. Codificación de una variable cuantitativa ráster
  • 5. Modelos digitales. Codificación de una variable cualitativa ráster
  • 6. Bandas de la Imagen Landsat-7 ETM+
  • 7. Composición de colores.
  • 8. Maqueta de la tierra del modelo icónico
  • 9. Mapa de huánuco
  • 10. Modelo simbólico de Tingo María
• 11. Modelo IDW de interpolación Departamento de Ciencias de los Recursos Naturales Renovables
• 12. Modelo Splines de interpolación
• 13. Modelo Kriging de interpolación
• 14. Interpolación de los 3 métodos
• 15. Esquematización de una cuenca hidrográfica
• 16. Modelo de digital de elevación
• 17. Delimitación de una cuenca y punto de fluidez
• 18. Redes del método Shreve
• 19. Redes del método Strahler
• 20. Monograma de modelo hidrológico
• 21. Modelo de la acumulación de flujo
• 22. La codificacion de la direccion de flujo
• 23. Comparacion de metodos de vectorización de ráster

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CAPÍTULO I. CONCEPTOS BÁSICOS DE TELEDETECCIÓN

1.1. Teledetección o percepción remota

Es la adquisición de información sobre un objeto a distancia, esto es, sin que exista contacto material entre el objeto o sistema observado y el observador (SOBRINO et al. , 2000).

1.2. Componentes de un Sistema de Teledetección

Los elementos básicos que influyen en la Teledetección son: 1.2.1. Fuente de energía Representa de donde proviene la radiación electromagnética que es captada por el sensor; provenientes desde un foco exterior al sensor (Sol), o emitida por el mismo.

1.2.2. Superficie Terrestre Corresponde a todas las coberturas que se encuentran en la superficie terrestre, vegetación, agua, construcciones humanas, etc. Que absorben y reflejan la señal energética según sus propias características físicas.

1.2.3. Sistema Sensor Compuesto por el sensor y la plataforma satelital en que se encuentra; es el que recepciona la información de las cubiertas, las codifica, las almacena y posteriormente las envía al Sistema de Recepción.

1.2.4. Sistema de Recepción Recibe y Graba la información emitida por el satélite, realizándoles algunas correcciones y las distribuye.

1.2.5. Interpretación

Convierte la información según las necesidades propias, realizando tratamiento visual y digital, para el estudio que esté realizando.

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interacción va a ser un flujo de radiación que parte de los objetos y se dirige hacia el sensor. Este flujo puede ser, en cuanto a su origen, de tres tipos:

 Radiación solar reflejada por los objetos( luz visible e infrarrojo reflejado)  Radiación terrestre emitida por los objetos (infrarrojo térmico)  Radiación emitida por el sensor y reflejada por los objetos (radar)

Las técnicas basadas en los dos primeros tipos se conocen como teledetección pasiva y la última como teledetección activa.

1.4. Espectro electromagnético

El espectro electromagnético se divide en regiones que se basan en longitudes de onda, que pueden ir desde los Rayos Gamma con longitudes de onda corta 10-12 μm, hasta las ondas de radio con longitudes de hasta kilómetros. Esas regiones antes nombradas se les denomina bandas, las cuales tienen sus propias frecuencias medidas en Hertz y longitudes de ondas que van desde los micrómetros hasta los kilómetros.

Figura 2. Espectro electromagnético

A continuación se muestra un esquema del espectro electromagnético que representa las características de cada región espectral.

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Cuadro 1. Características de la región espectral

Región Espectral (bandas) Longitud de onda (λ) Características Rayos Gamma < 0,03 nm Radiación de la atmósfera. No se usa en teledetección^ completamente absorbida por las capas superiores Rayos X 0,03 - 30 nm Radiación completamente absorbida por la atmósfera. No se usa en teledetección Ultravioleta 0,03 - 04 μm La radiación con λ<0,3μm es capa de ozono^ completamente absorbida por la Visible (azul, verde y rojo) 0,4 - 0,7 μm Se puede detectar a través de fotodetectores y películas fotosensibles normales (color y B/N). Infrarrojo Próximo 0,7 - 1,3 μm Discrimina masas vegetales y concentraciones de humedad. Infrarrojo Medio 1,3 - 8 μm Estima contenido de humedad en la vegetación y detección de focos de alta temperatura. Infrarrojo Térmico 8 - 14 μm detecta el calor proveniente de la mayor parte de la cubierta terrestre

Micro-Ondas 0,1 - 100 cm Radiación de grandes longitudes de onda, capaces de penetrar nubes, nieblas y lluvia

Ondas de Radio > 100 cm Radiación con las mayores longitudes de onda del espectro. Usadas en telecomunicaciones

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1.6.2. Resolución Espectral Indica el número y anchura de las bandas espectrales que puede discriminar el sensor.

1.6.3. Resolución Radiométrica: Relacionado con la sensibilidad del sensor, es decir, a su capacidad de detectar variaciones en la radiancia espectral que recibe. Se expresa en el número de bits de cada uno de los elementos contenidos en la imagen. Generalmente es 28 = 256 niveles por píxel.

1.6.4. Resolución Temporal: Frecuencia o periocidad con que el sensor adquiere imágenes de la misma área de superficie terrestre, siempre en función de las características orbitales del satélite (altura, velocidad e inclinación) y de las características del sensor.

1.7. Imagen satelital

Las Imágenes Satelitales están confeccionadas por matrices, en las que cada celda representa un píxel, las dimensiones de este píxel dependerá de la Resolución espacial del sensor. Los sensores registran la radiación electromagnética que proviene de las distintas coberturas y las almacena en cada píxel, de acuerdo a los intervalos de longitudes de onda, en las que este programado el sensor para captar.

Esta energía electromagnética es representada en cada píxel por un valor digital al cual se le agrega una tonalidad, este valor es llamado Nivel Digital ( ND ), la cantidad de niveles digitales que se podrá representar dependerá de la Resolución Radiométrica del sensor, para un sensor con Resolución Radiométrica de 8 bit los niveles digitales varían entre 0 y 255, siendo en la escala de grises el cero igual al color negro y el 255 igual al color blanco. La posición de cada píxel en la imagen satelital está determinada por un eje de coordenadas XYZ.

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X : Nº de columna de la matriz. Y : Nº de fila de la matriz. Z : Nivel digital (valor de intensidad de la escala de grises).

Figura 3. Componentes de una imagen digital. La asignación de colores más conocida por los usuarios es la del falso color convencional (R=Red (rojo); G=Green (verde); B=Blue (azul)), la cual asigna el color azul a la banda del verde, el color verde a la banda del rojo y el color rojo a la banda del infrarrojo cercano.

La información que se obtiene de las distintas bandas de las imágenes satelitales, son de gran ayuda en diversos ámbitos tales como:

• Agricultura y recursos forestales
• Uso de suelo
• Geología
• Recurso de agua
• Medio ambiente

1.7.1. El formato ráster El modelo ráster divide el área de estudio en una agrupación de celdas cuadradas ordenadas en una secuencia específica. Cada una de estas celdas recibe un único valor que se considera representativo para toda la superficie abarcada por la celda, por tanto se considera que el modelo ráster cubre la totalidad del espacio.

Un conjunto de celdas, junto con sus valores se denomina una capa ráster.

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• Coordenadas de las esquinas de la capa (e, w, s, n)
• Resolución o tamaño de píxel en latitud(rx) y en longitud(ry) c) Una tabla de colores que permita decidir de que color se pintará cada celdilla en la pantalla. d) En caso de que la variable sea cualitativa, una tabla que haga corresponder a cada identificador numérico una etiqueta de texto descriptiva.

Figura 4. Modelos digitales. Codificación de una variable cuantitativa en formato ráster

Figura 5. Modelos digitales. Codificación de una variable cualitativa en formato ráster.

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1.7.3. Imagen Landsat Los satélites LANDSAT han capturado imágenes de la tierra desde 1972, es un sensor multiespectral que capta tomado imágenes multiespectrales de mediana resolución por desde 1972, por esto LANDSAT posee un archivo histórico incomparable en calidad, detalle, cobertura y duración.

1.7.3.1. LANDSAT 5 (TM) Captura imágenes desde el año 1984 hasta la actualidad, el ancho de la escena es alrededor de 180 Km2 y posee 7 bandas espectrales:

a) Banda 1 (Azul) Usada para el mapeo de aguas costeras, mapeo de tipo de forestación o agricultura y la identificación de los centros poblados (0,45- 0,52um)

b) Banda 2 (Verde) Corresponde a la reflectancia del verde de la vegetación vigorosa o saludable. También es usada para la identificación de centros poblados (0,52 – 0,60um).

c) Banda 3 (Rojo) Es usada para la discriminación de especies de plantas, la determinación de límites de suelos y delineaciones geológicas así como modelos culturales (0,63 – 0,90um).

d) Banda 4 (Infrarrojo Reflectivo) Determina la cantidad de biomasa presente en un área, enfatiza el contraste de zonas de agua-tierra, suelo-vegetación (0,76 – 0,90um).

e) Banda 5 (Infrarrojo Medio) Es sensible a la cantidad de agua en las plantas. Usada en análisis de las mismas, tanto en época de sequía como cuando es saludable. También es una de las pocas bandas que pueden ser usadas para la discriminación de nubes, nieve y hielos (1,55 – 1,75um).

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Figura 6. Bandas de la Imagen Landsat-7 ETM+

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1.7.4. Combinación de bandas con Landsat Gracias a las combinaciones de bandas podemos resaltar variaciones de color, textura, tonalidad y diferenciar los distintos tipos de cobertura que existen en la superficie, estas son las combinaciones de bandas más usadas:

• Bandas 3, 2, 1 (RGB): Es una imagen de color natural. Refleja el área tal como la observa el ojo humano en una fotografía aérea a color.
• Bandas 4, 3, 2 (RGB): Tiene buena sensibilidad a la vegetación verde, la que aparece de color rojo, los bosques coníferos se ven de un color rojo más oscuro, los glaciares se ven de color blanco y el agua se ve de color oscuro debido a sus características de absorción.
• Bandas 7, 4, 1 (RGB): Esta combinación de bandas es ampliamente utilizada en geología. Utiliza las tres bandas menos correlacionadas entre sí. La banda 7, en rojo, cubre el segmento del espectro electromagnético en el que los minerales arcillosos absorben, más que reflejar, la energía; la banda 4, en verde, cubre el segmento en el que la vegetación refleja fuertemente; y la banda 1, en azul, abarca el segmento en el cual los minerales con óxidos de hierro absorben energía.
• Bandas 7, 4, 2 (RGB): Permite discriminar los tipos de rocas. Ayuda en la interpretación estructural de los complejos intrusivos asociados a los patrones volcano-tectónicos.
• Bandas 5, 4, 3 (RGB): En esta combinación la vegetación aparece en distintos tonos de color verde.
• Bandas 7, 3, 1 (RGB): Ayuda a diferenciar tipos de rocas, definir anomalías de color que generalmente son de color amarillo claro algo verdoso, la vegetación es verde oscuro a negro, los ríos son negros y con algunas coloraciones acules a celestes, los glaciares de ven celestes.