Crear un mapa de isotermas considerando el gradiente altitudinal

Las isotermas son herramientas elementales para determinar la temperatura de un determinado sitio, su representación por medio de líneas dentro de un plano cartográfico permite conocer la temperatura en diferentes periodos o estados de tiempo (día, mes, estación, año, mínima, máxima, etc). Sin embargo los métodos de interpolación dentro de un sistema de información geográfica,  ofrecen la posibilidad de contar con la información tipo ráster, posibilitando mayor facilidad en la ejecución de operaciones para el análisis.

También es conocido e inclusive en el argot popular, que la temperatura desciende a mayor altitud, a no ser que exista una inversión térmica, en la presente entrada se toma la metodología usada por Andreas Fries en “Near surface air humidity in a megadiverse Andean mountain ecosystem of southern Ecuador and its regionalization” para generar un mapa de isotermas o mapa de calor, tomando en consideración el gradiente altitudinal, para lo cual se requiere un modelo de elevación digital (DEM), y datos de temperatura de las estaciones metereológicas de una determinada área de estudio.

Isotermas interpolacion kriging y gradiente altitudinal

Interpolacion usando Kriging | Interpolación considerando el gradiente altitudinal

En la imagen de la izquierda, se puede distinguir claramente cuando se interpola por el método de Kriging,  la distribución de la información se realiza considerando sus vecinos cercanos, en tanto la imagen de la derecha considera el gradiente altitudinal, dando como resultado información con mayor fiabilidad especialmente para regiones montañosas, en resumen el método consiste en determinar el gradiente altitudinal, calcular los nuevos valores de temperatura a una altitud determinada usando el gradiente altitudinal calculado, finalmente se interpola los datos de temperatura considerando la altitud de un modelo de elevación digital (para aplicar las fórmulas de uso Raster Calculator de ArcGIS, pero también se puede hacer en Idrisi o Surfer), esto también se puede aplicar para radiación solar, índices UV, humedad relativa, presión barométrica. No obstante este método no es recomendable para precipitación, evapotranspiración, velocidad del viento, es decir no aplica para variables que no sean dependientes.

Finalmente para mayor claridad de la metodología usada, dejo disponible para descargar los archivos de práctica, y continuación su respectivo vídeo tutorial.

franzpc

35 thoughts on “Crear un mapa de isotermas considerando el gradiente altitudinal”

  1. Jesus dice:

    Gracias Franz por el artículo estoy leyendo y te comento, muy interesante

  2. Jonny dice:

    Muy interesante el temas de isotermas gracias Franz por ayudarnos a ampliar conocimientos sobre estos programas.

  3. Williams Cardenas dice:

    Hola, un tema que se refiera Datos Espaciales, voy a iniciar trabajo referido a Datos Espaciales y a través de tu artículo he aprendido. Gracias

  4. hector dice:

    Hola, esta bueno el tema y muy bien explicado. Quisiera hacerte una consulta sobre como haces para que te aparezcan las leyendas en el mapa de presentación en 3D. Muchas gracias.

    1. franzpc dice:

      En este caso solo hice para ser más didáctico, pero use Photoshop.

  5. Daviquito dice:

    Disculpa, tengo una duda, el procedimiento es el mismo para el arcgis 9.3, por que cuando fijas los puntos X, Y & Z (minuto 7:50 del vídeo), no me aparece la opción de Z, y creo que es por eso que el resultado final no es el mismo al tuyo.

    1. franzpc dice:

      En ArcGIS 9.3, no tienes esa opción, pero igual interpolas con el campo Z.

  6. Alberto dice:

    Hola Franz primero agradecerte por tus aportes son de gran utilidad, luego quisiera hacerte una pregunta tal vez esta un poco fuera del tema pero, existe alguna manera en ArcGis de realizar una sumatoria de áreas, tomando en cuenta dos criterios de la tabla de atributos, me explico.

    Entre la base de datos que tengo de un shp hay una columna que tiene el uso del suelo o cobertura y otra que tiene el valor de un indice entonces, necesito calcular ejemplo todos los bosques secundarios que tienen valor 3, los pastos con valor 4, las áreas de cultivo con valor 3 los bosques primarios con valor 2, etc. Una opción seria utilizar el comando Field calculator, el problema es la cantidad de “combinaciones” que tendría realizar.

    Te agradezco de antemano la disponibilidad y espero me puedas ayudar.

    Saludos desde Costa Rica, Pura Vida!

    1. franzpc dice:

      Lo harías de forma más sencillas si realizas directamente una sumatoria, abres la tabla de atributos de tu capa, clic derecho sobre la cabecera de tu campo del cual requieres sumar, abres Summarize, ahí seleccionas el otro campo del cual requieres contar los registros y te guarda en una tabla, puedes usar Respuestas para preguntas diferentes a la temática central.

  7. Carlos P dice:

    Excelente mi estimado, te agradezco tu aporte.

  8. carlos alexis dice:

    Suponiendo que la zona donde quiero sacar la gradiente altitudinal esta entre los 600 a los 760 metros, y yo quiero sacarlo pero de la temperatura anual máxima, haciendo eso cálculos con la fórmula indicada se puede.

    1. franzpc dice:

      Si lo puedes hacer, por lo general existe alta correlación entre temperatura y altitud.

  9. paty dice:

    Estimado señor Franz
    Estoy realizando mi tesis de maestría y me intereso muchísimo su vídeo de isotermas y gradiente altitudinal, si podría facilitarme el articulo al cual se refiere en el video Near surface air humidity in a megadiverse Andean Mountain ecosystem of southern Ecuador and its regionalization, esperando su respuesta me despido muy cordialmente, saludos

    1. franzpc dice:

      Se encuentra en los datos del presente ejercicio.

  10. Eddison dice:

    Estimado amigo, muchas gracias por tu excelente aporte.

    Me gustaría tener el artículo, donde lo puedo descargar?

    Muchas gracias

    Eddison

    1. Eddison dice:

      http://www.journals.elsevier.com/agricultural-and-forest-meteorology

      ingreso allí pero no logro descargarlo!

      Agradezco mucho la ayuda para obtenerlo

      Saludos

      Eddison

    2. franzpc dice:

      Se incluye en los ejercicios de práctica.

  11. Eddison Jose Araya Morales dice:

    Hola, excelente aporte!! ya localicé el documento, estaba en el mismo zip tuyo! muy amable y felicidades por tan excelente espacio

    Eddison

  12. Francisco dice:

    Estimando, excelente su página es posible realizar este mismo procedimiento utilizando precipitaciones y la altura.
    Gracias.

    1. franzpc dice:

      Si la correlación es alta funciona (por lo general para áreas pequeñas o una microcuenca específica).

  13. Fernando dice:

    Hola Franz, gracias por tus aportaciones, tu blog es de gran ayuda.

    Te quisiera preguntar si: ¿el gradiente que se ocupa para la temperatura, es el mismo que se ocupa para la humedad?

    1. franzpc dice:

      Lo usaría si el coeficiente de correlación es alto, caso contrario la altitud con la humedad no tendrían dependencia alguna.

  14. Robert dice:

    Saludos, me podrias ayudar con un video como descargar e instalar Arcgis 9.3, gracias.

  15. Darwin Santiago Pinzon Narvaez dice:

    Hola, mi nombre es Santiago soy nuevo en esto, estudio ing civil y estoy realizando una tesis sobre mapa de temperatura del aire usando SIG y TELEDETECCIÓN y me pregunto si tienes algún conocimiento de esto, tu aporte es de gran ayuda.

  16. Gabriel Araiza dice:

    Hola Franz ¿Como puedo hacer esto mismo de considerar el relieve pero para la precipitacion? He visto por ejemplo en modelos de cambio climático que lo hacen

    1. franzpc dice:

      Puedes realizar el mismo procedimiento para la precipitación, pero siempre y cuando el coeficiente de correlación sea alto, otra opción es dividir el área de estudio luego al final unir (claro dejando un área de solape), para precipitación funciona mejor en lugares planos antes que montañosos.

  17. Adrian Gutierrez dice:

    Buenas tardes
    Muy buen aporte, tengo un problemilla estoy trabajando datos de Modis que tienen una resolución de 11km el pixel y un DEM de Alos palsar de 12.5m, como no tengo estaciones no puedo realizar la gráfica para hallar la pendiente del mismo, realice el siguiente análisis con un histograma tomo los máximos y los mínimos de temp y altura, y hallo m (pendiente de la recta) m= y2-y1/ x2-x1–> m= Tempmax-tempmin/alturamax-alturamin, el histograma de frecuencia generado por Arcmap se realiza para las dos variables las cuales están cortadas y son de igual tamaño o cobertura. Recordando que la ecuación de una recta es Y=mx+b se toma m.
    Luego hice un análisis para hallar la altura determinada estoy entre si tomar la media entre máximo y mínimo o si con el histograma tomar la media que analizaría en el espacio la cantidad de pixeles con el mismo valor y hace el promedio.
    Bueno ahora una apreciación si hacemos un ejemplo la Zmax 2000m y min 1000m mi z determinada seria 1500m (con la media), si ha mas altura disminuye la temperatura eso quiere decir que la pendiente siempre va a ser negativa en la gráfica por lo que es inversamente proporcional, digamos que la m=-0.004
    Si tomamos como Zestacion= 1000 y 2000, entonces: (r(Zdet-Zestacion)—>
    (-0.004(1500-1000)=-2 si z estación es 1000m a la temperatura se le deben restar -2 ¿no se debería sumar?
    (-0.004(1500-2000)= 2 si Z estación es 2000m a la temperatura se le debe sumar 2 ¿no se le debería restar por se la altura mayor?
    Entonces pues yo diría que se debe utilizar una pendiente absoluta es decir sin importar signo, lo cual cambiara los signos. ¿Que opinan? sera que estoy mal?
    Buena tarde espero respuestas
    Un saludo a Franz, espero que sirva mi aporte 😀

    1. franzpc dice:

      Gracias, tu aporte es más que bienvenido. Seguro que será de gran ayuda para la audiencia SIG.

  18. DIego Gonzalez Cortes dice:

    buena noche, franz.
    una pregunta aparte de Map Algebra, hay otra herramienta que deje hacer ese calculo? agradecería mucho la pronto respuesta.

    1. franzpc dice:

      Para resolver las fórmulas independientemente del software que uses necesitas una calculadora de rásters, incluso si usas R deberías tener una librería que te permita aquello.

  19. diana dice:

    Buenos dias Franz,

    tengo un problema que me tiene loca, despues de ejecutar la herramienta kriging en Geostatical analisis, estoy intentando exportar a raster y guardar en otra carpeta diferente a C:\Users\Documents\ArcGIS\Default.gdb, pero desafortunadamente me genera el error 999998 arcgis.

    No encontrado solución a este problema, pensé que cambiando el “current workspace” “scratch workspace” por la carperta donde deseo exportar mi raster, sin embargo el problema persiste.

    Quisiera saber si tienes alguna sugerencia para solucionar dicho error.

    mil gracias

  20. Ivan Mantilla dice:

    Buenos días Franz,

    Conoces algún proceso para llevar a cabo interpolación de temperatura promedio anual en una cuenca de 188 km2 y con variaciones de 1500 metros entre sus puntos mas altos y bajos. Conozco varios métodos, pero quiero uno que considere el gradiente altitudinal..

    Gracias por tu tiempo.

    1. franzpc dice:

      Puedes usar este método, pero si quieres mayor exactitud lo puedes hacer dividiendo tú área de estudio de acuerdo a la distribución espacial de las estaciones, de forma que no interfieran las estaciones que se encuentran en las partes bajas hacia las altas o viceversa.

  21. Marko dice:

    Estimado Franz:
    Muchas gracias por la información en verdad me parece útil, sin embargo quisiera preguntarte cual fue el criterio para poder elegir los 2000 para la Z det, ¿En mi caso podría utilizar un promedio de la Z de 15 estaciones en las que estoy trabajando? y por otro lado, quisiera saber si tendrás en mente bibliografía adicional a la del articulo en donde aparezca la formula que utilizas en el excel, ya que estoy buscando para justificar ese método y no he encontrado nada.

    Sin otro particular, mil gracias y de nuevo felicidades por el ejercicio

    1. franzpc dice:

      El valor de Z determinado intenta fijar a todas las estaciones a una sola altitud, es decir para la interpolación requiere simular que todos los valores se encuentran en un espacio plano. Por ello no importa el valor que fijes, en mi caso fije en 2000 solo por tener una mejor percepción de mi área de estudio, puedes establecer en 0, 100, 500, 1000, etc que a la final en el siguiente proceso devuelve la altitud de cada estación, en los archivos de práctica puedes encontrar mayor información para justificar. Esta metodología se encuentra en el artículo:

      Near surface air humidity in a megadiverse Andean mountain ecosystem of southern Ecuador and its regionalization. 2011. Andreas Fries, Rütger Rollenbeck, Thomas Nauß, Thorsten Peters, Jörg Bendix

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