La delimitación manual de una cuenca hidrográfica, ya sea mediante el análisis de curvas de nivel o a partir de un mapa topográfico, es un proceso complejo que requiere conocimientos avanzados en hidrología y topografía. Este procedimiento implica identificar las líneas de cresta y trazar a partir de ellas el perímetro de la cuenca.
El método manual suele ofrecer resultados aproximados, dependientes de la experiencia y habilidad del analista. En cambio, ArcGIS Pro dispone de herramientas que permiten delimitar cuencas hidrográficas de forma automática y eficiente, utilizando datos ráster de elevación como un modelo digital de elevación (DEM). Además, estas herramientas pueden calcular parámetros hidrológicos, como la dirección y acumulación del flujo de agua, lo que facilita la creación de una red de drenaje precisa.
Cuenca hidrográfica delimitada automáticamente usando ArcGIS Pro.
Las herramientas de hidrología en ArcGIS Pro permiten analizar y visualizar la red de drenaje y las características hidrológicas de la cuenca, siendo de gran utilidad en la planificación territorial y la gestión de recursos hídricos. A continuación, se presenta el procedimiento paso a paso para delimitar una cuenca hidrográfica utilizando el archivo DEM_cuenca.tif, ubicado en la carpeta “11_10_cuenca”. Las herramientas de hidrología se encuentran en la siguiente ruta:
Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology
Corrección del modelo digital de elevación (Fill)
El primer paso consiste en utilizar la herramienta Fill para corregir los errores o celdas sin datos del DEM. Esta herramienta elimina vacíos o depresiones en el terreno que podrían afectar el flujo del agua, creando así una superficie continua y más precisa. Para su uso, se debe ingresar el archivo DEM como dato de entrada y seleccionar la ubicación de salida donde se almacenará el nuevo ráster.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Fill
Configuración de la herramienta «Fill».
Determinación de la dirección del flujo (Flow Direction)
El siguiente paso es establecer la dirección del flujo hidrológico mediante la herramienta Flow Direction. Esta herramienta define la dirección del flujo del agua en cada celda del terreno, tomando como base el DEM corregido con la herramienta Fill. El método más comúnmente utilizado es el tipo D8, el cual indica que el flujo puede ocurrir en ocho direcciones posibles desde cada celda.
Para su configuración, se selecciona el ráster de entrada DEM_Fill y se define el tipo de dirección como D8.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Direction
Configuración de la herramienta «Flow Direction».
Cálculo de la acumulación del flujo (Flow Accumulation)
Una vez definida la dirección del flujo, se utiliza la herramienta Flow Accumulation para calcular la cantidad de flujo que llega a cada celda del terreno. Esta herramienta utiliza como entrada el ráster generado por Flow Direction y permite identificar las áreas de mayor acumulación de agua dentro de la cuenca. De este modo, se puede visualizar la red de drenaje potencial.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Accumulation
Configuración de la herramienta «Flow Accumulation».
Generación de la red hídrica con la herramienta Con
Después de obtener el ráster de acumulación, es posible construir de manera automática la red hídrica utilizando la herramienta Con. Esta herramienta permite clasificar las celdas que superan un umbral específico de acumulación, determinado por el usuario. La densidad de la red dependerá de la resolución del ráster y del valor umbral definido.
Para su configuración, se selecciona el ráster de acumulación en el campo Input conditional raster. En el campo Expression se introduce la expresión, por ejemplo: Value > 5000, donde el valor dependerá del tamaño del píxel. En el campo Input true raster or constant value se coloca el valor 1, y finalmente se define el nombre y ubicación de salida en Output raster.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Conditional > Con
Configuración de la herramienta «Con».
En el proceso de delimitación de cuencas hidrográficas, es posible ajustar la densidad de la red de drenaje utilizando diferentes expresiones dentro de la herramienta Con. Por ejemplo, una expresión con un valor bajo, como VALUE > 5000, genera una red de drenaje más densa, mientras que un valor más alto, como VALUE > 30000, produce una red menos densa. Se recomienda experimentar con distintos valores para obtener el resultado más adecuado según las características del área de estudio.
Uso de diferentes expresiones en la herramienta «Con».
Red de Flujo Continua con la Herramienta Stream Link
Una vez generada la red hídrica, se puede emplear la herramienta Stream Link para crear una red de flujo de agua continua a partir de la red fragmentada obtenida en el paso anterior. Esta herramienta enlaza los segmentos individuales de la red hídrica, representando de manera más precisa el flujo natural del agua en el terreno.
Para su utilización, se deben ingresar como datos de entrada el ráster obtenido mediante la herramienta Con y el ráster de dirección generado con Flow Direction.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Stream Link
Configuración de la herramienta «Stream Link».
Asignación de Jerarquías en la Red Hídrica con Stream Order
La herramienta Stream Order permite asignar un orden jerárquico a los segmentos de una red hídrica, ya sea arroyos o ríos, en función de su posición dentro del sistema de drenaje. Esta herramienta utiliza como datos de entrada el ráster generado con Stream Link y el ráster de dirección creado con Flow Direction.
Existen dos métodos principales para establecer el orden de los segmentos: Strahler y Shreve. El método de Strahler asigna un orden inicial de 1 a los segmentos sin afluentes, incrementando el orden cuando dos o más segmentos del mismo nivel se unen. En cambio, el método de Shreve calcula el orden sumando el número de afluentes que confluyen en cada punto de la red, generando una clasificación acumulativa de los flujos.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Stream Order
Configuración de la herramienta «Stream Order».
Conversión de la Red Hídrica a Formato Vectorial con Stream to Feature
La red hídrica obtenida hasta este punto se encuentra en formato ráster. Para convertirla en un archivo vectorial, se utiliza la herramienta Stream to Feature. Este proceso permite obtener una representación más detallada y manipulable de los cauces de agua dentro del entorno SIG.
Para ello, se debe seleccionar el ráster generado por Stream Order como Input stream raster y el ráster de dirección de flujo obtenido con Flow Direction como Input flow direction raster.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Stream to Feature
Configuración de la herramienta «Stream to Feature».
Definición del Punto de Salida con la Herramienta Snap Pour Point
Para asignar el punto de salida o descarga de la red hídrica dentro de la cuenca, se utiliza la herramienta Snap Pour Point. Antes de ejecutar la herramienta, es necesario crear una capa de puntos y ubicar el punto de salida directamente sobre el cauce principal. Si el punto no coincide con el arroyo, se debe establecer una distancia de ajuste para conectarlo correctamente.
En la herramienta, se debe ingresar la capa de puntos en el campo Input raster or feature pour point data, y el ráster de acumulación (Flow Accumulation) en el campo Input accumulation raster. El parámetro Snap distance determina la distancia máxima en la que el punto puede desplazarse hasta alcanzar el cauce.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Snap Pour Point
Configuración de la herramienta «Snap Pour Point».
Delimitación de la Cuenca con la Herramienta Watershed
La delimitación automática de la cuenca hidrográfica se realiza mediante la herramienta Watershed. Esta herramienta identifica y define el área de contribución de una ubicación específica dentro del terreno, utilizando como datos de entrada el ráster de dirección del flujo y el ráster de puntos de salida obtenido con Snap Pour Point.
En el campo Input D8 flow direction raster se selecciona el ráster de dirección de flujo (Flow Direction), mientras que en Input raster or feature pour point data se selecciona el ráster generado con Snap Pour Point. Esta herramienta también permite calcular parámetros adicionales, como el tamaño y la forma de la cuenca, útiles en estudios hidrológicos y ambientales.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Watershed
Configuración de la herramienta «Watershed».
Conversión de la Cuenca a Formato Vectorial con Raster to Polygon
Para convertir la cuenca obtenida en formato ráster a un formato vectorial, se utiliza la herramienta Raster to Polygon. Este proceso permite representar los límites de la cuenca como polígonos, lo cual facilita su análisis y visualización dentro del entorno de ArcGIS Pro.
En esta herramienta, se selecciona como entrada el ráster generado por Watershed y se define la carpeta o geodatabase de salida.
Ruta: Geoprocessing > Toolboxes > Conversion Tools > From Raster > Raster to Polygon
Creación de Curvas de Nivel y Ajustes Finales del Mapa
Finalmente, es posible generar las curvas de nivel de la cuenca utilizando la herramienta Contour con el archivo ráster DEM_cuenca.tif. Además, se pueden recortar la red hídrica y las curvas de nivel mediante la herramienta Clip, con el fin de obtener una representación ajustada a los límites de la cuenca.
Para mejorar la presentación del mapa, se puede aplicar un efecto de sombreado mediante la herramienta Hillshade y ajustar la transparencia de las capas. También es posible utilizar técnicas de etiquetado de elementos geográficos para una visualización más informativa y profesional.
Cuenca hidrográfica delimitada automáticamente junto con su red hídrica.
