Delimitación de cuencas endorreicas en ArcGIS

Las cuencas endorreicas (drenadas internamente) no tienen salida superficial (a un río) y pierden el agua a través de evaporación y a veces vía subterránea. En el método tradicional de delimitación de cuencas, estas áreas de drenaje interno se llenan hasta el punto en que son capaces de verterse para celdas vecinas.

Pero en el caso de las cuencas verdaderamente endorreicas, es evidente que no es así. El método que utilizamos para resolver esto (para evitar que las áreas se llenen, y producir un DEM hidrológicamente correcto que pueda determinar la dirección del flujo) es crear un hueco en el DEM usando el punto de desfogue de la cuenca endorreica.

Este tutorial proporciona una guía paso a paso para delinear cuencas endorreicas en ArcGIS. En este ejercicio contamos con un DEM y la capa de una laguna donde drena la cuenca (descargar datos de ejemplo).

Cuenca Endorreica

Preparando el DEM

La idea central es hacer un hueco al DEM usando el polígono (de la laguna donde drena el agua) de la cuenca. Para ello luego de haber dibujado el polígono de la laguna, en la tabla de atributos creamos un nuevo campo y le asignamos un valor preferiblemente inferior a valor mínimo del DEM, en este caso usamos -1000.

Tabla de atributosEl siguiente paso consiste en convertir el polígono a ráster usando el campo que contiene el valor de -1000, para ello vamos a usar la herramienta Polygon to Raster ubicada en:

ArcToolbox > Conversions Tools > To Raster

Polygon to rasterAparece una ventana de diálogo en Input Features se usa la capa lake, en Value field el campo data que contiene el valor -1000, y en Cellsize colocar el tamaño de celda del DEM (clic derecho sobre el DEM > Properties > Source).

Ahora se necesita unir ambas capas ráster, en este caso vamos a usar la herramienta  Mosaic to New Raster ubicada en:

ArcToolbox > Data Management Tools > Raster > Raster Dataset

Mosaic To New Raster

Para el campo Input Rasters agregar primero el DEM, luego el ráster de la laguna. En Output Location, selecciona un directorio. En Raster Dataset Name with Extension el nombre del ráster de salida con extensión (tif, img, bil, etc). En Pixel Type selecciona 16_BIT_SIGNED (muy importante). En Number of Bands selecciona 1.

Continuando con la preparación del DEM, vamos a reeemplazar el valor -1000 por NoData, para ello usamos la herramienta Raster Calculator ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Map Algebra

Raster CalulatorDentro de la expresión SetNull(“DEM_hole.tif” == -1000,”DEM_hole.tif”) se usa el DEM_hole.tif y el valor -1000 representa los datos que se van a convertir a NoData, en caso de haber usado otro valor realizar el cambio.

De esta forma ya se tiene listo el DEM para iniciar con la delimitación de la cuenca endorreica.

Raster NoData ArcGIS

Delimitación automática una cuenca hidrográfica

A partir de aquí el proceso es el mismo que normalmente se usa para delimitar una cuenca hidrográfica, el primer paso consiste limpiar el DEM con la herramienta Fill ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Fill Hydrology ArcGISComo ráster de entrada se usa el DEM con los valores NoData para la laguna o área de drenaje.

Seguidamente se construye el ráster de dirección con la herramienta Flow Direction ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Flow Direction Hydrology ArcGISPara la información de entrada se usa el ráster corregido previamente (con Fill), ahora se genera el ráster de acumulación con la herramienta Flow Accumulation ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Flow Accumulation Hydrology ArcGISComo información de entrada se usa el ráster de dirección, posteriormente a partir del polígono de drenaje (laguna) se establece el área (o punto) de origen para delimitar la cuenca usando la herramienta Snap Pour Point ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Snap Pour Point Hydrology ArcGISAl configurar esta ventana en Input raster selecciona el polígono (de la laguna), y en Input accumulation raster el ráster de acumulación. Ahora para delimitar la cuenca hidrográfica usar la herramienta Watershed ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Watershed Hydrology ArcGISSelecciona en Input flow direcction raster selecciona el raster de dirección, y en Input raster or feature pour point data el ráster del punto de drenaje. De esta manera se puede delimitar la cuenca endorreica.

Cuenca Endorreica delimitada

Para transformar a vector el ráster de la cuenca delimitada se puede usar la herramienta Raster To Polygon (ArcToolbox > Conversions Tools > From Raster).

Mientras que para generar la red hídrica vamos a empezar con definir un condicional con la herramienta Con ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Conditional

Con ArcGIS

En Input conditional raster, selecciona el ráster de acumulación. En Expression usar la expresión value > 2500 (si se incrementa el valor la red hídrica será menos densa o viceversa), y en Input true raster or constant value asignar 1.

Ahora para establecer vínculos en la red hídrica usar la herramienta Stream Link ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Stream Link Hydrology ArcGIS

Dentro del campo Input stream raster colocar el ráster generado anteriormente con la función condicional, en Input flow direction raster selecciona el ráster de dirección. Seguidamente se crea el orden de la red hídrica con la herramienta Strem Order ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Stream Order Hydrology ArcGIS

Dentro del campo Input stream raster seleccionar el ráster de vínculos, en Input flow direction raster selecciona el ráster de dirección. En Method of stream ordering opcionalmente selecciona el método de tu preferencia. Finalmente para convertir la red hídrica de ráster a vector usa la herramienta Stream to Feature ubicada en:

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology

Stream to Feature Hydrology ArcGIS

Ahora en el campo Input stream raster seleccionar el ráster de órdenes, en Input flow direction raster selecciona el ráster de dirección.

Esto sería todo el proceso para delimitar un cuenca hidrográfica endorreica.

Cuenca Endorreica delimitada en ArcGISFuente: Lakebasin

1 comentario en “Delimitación de cuencas endorreicas en ArcGIS”

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