Análisis de redes. ¿Cómo funciona Arc Hydro Tools?

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Los análisis de redes son una de las cosas más llamativas dentro de los Sistemas de Información Geográfica. Tanto es así, que actualmente se están utilizando para estudios como la dispersión de enfermedades o los tradicionales análisis de geomarketing.

Dentro de las aplicaciones de los SIG en el mundo del medio ambiente, los análisis de redes tienen una gran acogida en los análisis de dispersión de contaminantes o en los estudios de dispersión de especies exóticas invasoras. En caso, Arc Hydro Tools es una herramienta sencilla de manejar y con potencial para generar redes hidrológicas con las que trabajar en estudios ambientales. Pero, ¿cómo funcionan estos análisis de redes en los estudios hidrológicos?

La clave de todo reside en la gestión de cartografía desde una geodatabase con el fin de interconectar elementos cartográficos generados durante el estudio. Empezamos con el manejo inicial de un Modelo Digital de Elevación, o MDE. Sobre este MDE realizamos un primer paso denominado llenado de sumideros, es decir rellenamos agujeros que en condiciones de simulación en nuestro SIG generarían un sumidero Y pérdida del agua cuando ésta pasara por ese punto impidiendo el avance del sistema hidrológico por el territorio.

Llenado de sumideros
Llenado de sumideros en el corte longitudinal de un MDE

Usando nuestro MDE podemos conocer las diferencias altitudinales y, por tanto, sabemos de dónde a dónde puede avanzar el agua por gravedad y diferencia de potencial. Sabiendo las diferencias de altura entre dos puntos podremos saber que el agua baja del punto más alto al más bajo. Nunca será a la inversa. En una segunda fase conseguiremos identificar las direcciones que puede llevar la corriente de agua gracias a la creación de mapas de direcciones de flujo. Esta opción nos ayudará a saber de donde viene el agua y hacia donde va a lo largo de la superficie del territorio. Si juntamos este análisis con los resultados del paso anterior, la geodatabase que maneja nuestra información, sabrá de donde viene el agua (de la zona alta), a donde va el agua (a la zona baja) y el sentido que puede recorrer (con el mapa de direcciones).

Mapa de direcciones de flujo
Mapa de direcciones de flujo

Posteriormente podemos realizar un análisis de flujos de acumulación, es decir los lugares donde se acumula el agua en el territorio en mayor o menor medida. ¿Por qué realizamos este análisis? Para saber donde se acumula más agua. Las zonas donde hay más agua son tramos principales y las zonas donde hay menos son tramos secundarios. Un control de los parámetros de este flujo nos permitirá discriminar tramos hidrológicos principales de tramos secundarios. Si juntamos este análisis con los pasos anteriores sabremos de donde viene el agua, a donde va, los recorridos que siguen y la magnitud hidrológica del tramo en la jerarquía de nuestra red.

Un siguiente paso nos ayuda a segmentar los tramos para poder identificarlos individualmente y saber su rango. Esto nos ayuda, además, a asignar a cada tramo una cuenca que le nutre hidrológicamente. Como resultado obtenemos un mapa adicional de cuencas hidrográficas.

Delimitación de cuencas hidrográficas sobre ráster de direcciones de flujo
Delimitación de cuencas hidrográficas sobre ráster de direcciones de flujo

Los resultados generados tienen una naturaleza ráster que puede ser transformada a formato vectorial creando una red de elementos conectados y disponiendo, finalmente, de un grupo de capas cartográficas basadas en una completa red hidrológica (en formato línea), cuencas hidrográficas que nutren cada tramo (en formato polígono) y un grupo de puntos que interseccionarán con los lugares de confluencia entre tramos de diferente nivel.

Red geométrica generada con Arc Hydro Tools
Red geométrica generada con Arc Hydro Tools

La conexión geométrica de todos los elementos generados e integrados en la geodatabase servirán como base para comenzar nuestros análisis hidrológicos y geométricos. Las relaciones entre elementos vectoriales y analizados hasta este punto permite analizar las alturas presentes, las direcciones que toma el agua, los tramos donde más agua se acumula y los puntos donde se puede ramificar. Al seleccionar un punto de la red podemos analizar con Arc Hydro Tools qué tramos se encuentran influenciados aguas abajo. Por ejemplo, para determinar la dispersión de un contaminante desde ese lugar. Arc Hydro Tools analiza la red y busca los puntos de menor altitud que siguen una dirección y una jerarquía para identificar por dónde se dispersa el contaminante.

AnalisisHidrologico

Lo mismo ocurre a la hora de analizar la red aguas arriba. Partiendo de un punto podemos ser capaces de analizar nuestra red y determinar los tramos afectados aguas arriba por el ascenso, por ejemplo, de una especie. Gracias a Arc Hydro Tools nuestro análisis de redes nos permite analizar fenómenos acontecidos dentro de la red evaluando la afección de tramos y cuencas y las zonas territoriales por las que un fenómeno se dispersa.

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Autor: Roberto Matellanes Ferreras.

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