MODELO DIGITAL DE ELEVACIÓN (MDE) DE LA PROVINCIA DE CHIMBORAZO

 Modelos de elevación digital.

¿Qué es un modelo de elevación digital?

Un MDE (Modelo Digital de Elevación), es una representación tanto visual como matemática de valores de altura con respecto al nivel medio del mar, la cual nos permite representar las formas del relieve de un terreno, así como los elementos u objetos presentes en el mismo.

Estos valores están contenidos en un archivo tipo raster con estructura regular, el cual se genera utilizando equipo de cómputo y software especializados. En modelos digitales de elevación existen dos cualidades esenciales, que son la exactitud y la resolución horizontal o grado de detalle digital de representación en formato digital, las cuales varían dependiendo del método que se emplea para generarlos y para el caso de los que son generados con tecnología LIDAR, la cual veremos más adelante se obtienen modelos de alta resolución y gran exactitud, llamados valores submétricos.

Representacion de un MDE en formato raster

MDE visto en perspectiva

Desde el siglo XVII la representación del relieve siempre ha tenido importancia relevante para el análisis y estudios de muy diversa índole en los campos de ingeniería civil y ciencias de la tierra, en particular, el estudio de la forma del terreno y los elementos presentes en el mismo constituye un importante insumo para muchos usuarios como cartógrafos, geólogos, hidrólogos, ingenieros, militares y ahora en la actualidad para los SIG.

El MDE desde su creación en la década de los 50 ha constituido un medio importante para el conocimiento y representación del terreno y para lograr análisis de los elementos presentes en el mismo mediante el uso de equipo y software especializado para tal fin. En la actualidad estos modelos constituyen un medio para lograr la representación del relieve que resulta muy versátil y funcional, ya que a partir del mismo no solo se puede conocer la conformación o morfología del terreno (MDT; Modelo digital del terreno) sino también los elementos de origen antrópico y la vegetación presente en el mismo (MDS; Modelo de superficie digital).

En la actualidad se realiza la representación del relieve generando un modelo simplificado y lo más cercano a la realidad posible, debido a que se cuenta con diferentes métodos y soluciones tecnológicas que permiten proporcionar un número infinito de puntos o de información geográfica para tal fin mediante el uso de sistemas computarizados con la finalidad de obtener y caracterizar las formas del terreno, dicho modelo se denomina Modelo Digital de Elevación (MDE), el cual es utilizado como una fuente de información digital para el estudio de la superficie.

Al existir dos tipos de variables a tomar en cuenta, superficie y terreno, a través de los MDE es posible conocer la existencia, disposición, forma y posición de los elementos que conforman un espacio geográfico y que pueden ser de origen natural o a su vez antrópico.

Los MDE generalmente son de dos tipos:

 

SIGLAS	SIGNIFICADO	CONCEPTO
DTM	Modelo Digital del Terreno	Similar a DEM con la adición de algunas elevaciones para características topográficas significativas en la tierra definida por puntos de masa o líneas de ruptura.
DSM	Modelo de superficie digital	Similar a un DEM o DTM, pero muestra la parte superior de todas las superficies incluyendo edificios, árboles y otras características por encima de la tierra desnuda.

Además, nos es posible derivar o generar información a partir de los MDE que nos posibilita que tengamos más datos de apoyo para el cumplimiento de determinados objetivos, toma de decisiones y desarrollo de proyectos relacionados con el relieve terrestre, los datos de apoyo derivados pueden ser:

·         Curvas de nivel

·         Corrientes de agua

·         Mapas de pendientes

·         Redes irregulares de triángulos (TIN)

·         Imágenes del relieve sombreado o mapa de sombras

·         Puntos acotados de altura

·         Modelos vectoriales de la altura de los elementos presentes en el terreno

·         Líneas estructurales, entre otros.

Hoy en día con los sistemas de información geográfica el MDE tiene un abanico de representaciones que permiten al usuario desarrollar mejores análisis de estos datos del relieve ya que permiten visualizar los mismos mediante tintas hipsométricas, realizar perfiles longitudinales, obtener vistas en 3D, modelamiento dinámico en 3D, gamas tradicionales de color, intervalos de color de acuerdo a la variación y rangos de la elevación, sobre posición de datos o información en formato vectorial o raster de diferentes ámbitos, temas y aplicaciones.

Los métodos más empleados actualmente para la generación y procesamiento de los MDE son:

1. Generación a partir del método fotogramétrico de correlación cruzada; cuyo fundamento consiste en la comparación de imágenes digitales a partir de pares estereoscópicos, del cual se hablará a detalle más adelante.

2. Tecnología LiDAR; es una combinación de tecnologías diseñadas para la obtención de coordenadas tridimensionales, de cual se hablará más adelante a detalle.

3. Digitalización de cartografía topográfica: Los mapas topográficos proporcionan información acerca del relieve del terreno, dicha información viene en forma de curvas de nivel y puntos de altura (elevaciones de las puntas de los cerros o puntos bajos en los valles), digitalizar las curvas y aplicar un algoritmo de interpolación produce un MDE de tipo terreno con buena calidad si se tiene la precaución de asegurarse que la digitalización de las curvas ha sido realizada de buena manera y cuidando que los valores de altura asignados a las curvas sean los correctos, a este proceso se le conoce como “Conversión de Curvas de Nivel”, ya que se pasa de una altimetría analógica (en papel) a una de formato digital, mediante el uso de un seguidor de línea semiautomático que utiliza como fondo una imagen raster de las curvas de nivel y la hidrografía. Los modelos generados por este método tienen una resolución de 10 a 100 metros con exactitudes de 8 a 100 metros, tanto la resolución como la exactitud depende de la escala cartográfica de la información fuente utilizada para generar el modelo y la cobertura territorial representada en este tipo de modelos es la correspondiente a la escala cartográfica.

4. Modelo Digital de Elevación (MDE):

Usa el MDE como matriz de elevaciones con un tamaño de celda uniforme. El tamaño de la celda define posición relativa a Xmin, Ymin y Xmax, Ymax e infiere una ubicación exacta.

Ventajas:

• Modelo conceptual simple.

• Datos baratos o gratuitas de obtener.

• Fácil de relacionar con otros datos ráster.

• El conjunto de puntos irregularmente espaciados se puede convertir en espaciamiento regular por interpolación.

Desventajas:

• No se ajusta a la variabilidad del terreno.

• Características lineales no bien representadas.

5. Red Irregular Triangulada (TIN): Es un conjunto de triángulos adyacentes, no superpuestos, calculados a partir de puntos espaciados de forma irregular, con coordenadas horizontales x, y y elevaciones verticales z.

Ventajas:

• Puede capturar características significativas de pendiente (crestas, etc).

• Eficiente ya que requieren pocos triángulos en áreas planas.

• Fácil para ciertos análisis: pendiente, aspecto, volumen.

TIN como metodo de almacenamiento:

Son el método más útil para representar una superficie continua en un sistema vectorial GIS.

Se pueden combinar conjuntos de datos que comprendan cualquier combinación de contornos, líneas de división y elevaciones de puntos (DEM o puntos de masa) como entrada para crear un TIN.