Delimitar una cuenca hidrográfica en ArcGIS

Para delimitar una cuenca hidrográfica se procede a determinar el punto de desfogue o drenaje de la cuenca e ir dibujando el perímetro de acuerdo a la línea divisoria de aguas (previamente cargadas las curvas de nivel o relieve y/o la red hidrográfica).

Anteriormente se había presentado el procedimiento para delimitar una cuenca hidrográfica de forma automática, pero el inconveniente es que ArcGIS interpreta a su criterio de acuerdo al tamaño del pixel de celda que se establezca (también es necesario conocer cuales son los parámetros para delimitar una cuenca), ahora vamos a ver como delimitar de forma automática una microcuenca determinada por el usuario (descargar ejercicio de práctica).

Delimitar una cuenca hidrográfica ArcGIS

En caso de no contar con un DEM, crear un TIN a partir de curvas de nivel y transformarlo en ráster (de preferencia tipo GRID).

Una vez que se ha cargado el DEM, desde al ArcToolbox vamos hacer uso de las siguientes herramientas siguiendo la siguiente secuencia:

Eliminar imperfecciones (huecos y sumideros) del ráster con la herramienta Fill.

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Fill

Establecer la dirección del flujo hidrológico de la pendiente con la herramienta Flow Direction.

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Direcction

Determinar la acumulación del flujo de las celdas que fluyen hacia cada celda descendiendo sobre la pendiente por medio de la herramienta Flow Accumulation.

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Accumulation

Si todo marcha correcto debemos tener un ráster como se muestra en la siguiente imagen.

Ahora vamos a construir automáticamente la red hídrica por medio de un condicional (esto depende del tamaño del ráster en “Input true raster or constant value” colocar la unidad 1, señalar directorio de salida, ahora es muy importante en “Expression” usar la expresión value > 400, este valor depende del tamaño del pixel y del ráster, mientras más grande sea la microcuenca se debe usar un valor mayor, otra opción es usar Raster Calculator) con la herramienta Con, es decir el condicional permite clasificar las celdas con acumulación de flujo superior a un umbral especificado por el usuario, por ejemplo al ingresar un valor bajo como resultado mostrará afluentes pequeños de la red de drenaje, pero mientras más alto sea el valor se obtendrá la red de drenaje de mayor tamaño.

ArcToolbox > Spatial Analyst > Conditional > Con

Como siguiente paso generar un vector entre el resultado de los rásters de la acumulación de flujo y el condicional con, con ayuda de la herramienta Stream to Feature.

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Stream to Feature

El siguiente paso determinar el punto de desfogue o drenaje de la microcuenca, esto se puede hacer creando un shapefile tipo punto, luego interpolarlo con un modelo de elevación digital (TIN o DEM) para obtener sus coordenadas en tres dimensiones.

ArcToolbox > 3D Analyst Tools > Functional Surface > Interpolate Shape

Para culminar con la herramienta Watershed usar el ráster creado con Flow Direction y el punto de desfogue interpolado.

ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Watershed

Finalmente para obtener el polígono de la microcuenca tan solo basta en convertir el ráster a shapefile tipo polígono.

ArcToolbox > Conversion Tools > From Raster > Raster to Polygon

El resultado de la delimitación de la microcuenca se muestra en la siguiente imagen.

Para mayor comprensión de la metodología usada en este ejercicio, se recomienda visualizar el siguiente Videotutorial.

Otro aspecto de gran relevancia es determinar los órdenes de corriente de una cuenca hidrográfica de forma automática, ArcGIS lo permite hacer por el método de Stralher o Shreve, para obtener un resultado como el de la siguiente imagen, se lo puede hacer a través de las herramientas Stream Link y Stream Order.

104 comentarios

  1. Agradezco tu valiosa información, ya que esta muy completa, ha sido de gran ayuda, soy estudiante de ingeniería ambiental en Colombia y fiel seguidora de este blog.

    Mil gracias por tus aportes ….

  2. Excelente aporte, con el vídeo de Youtube pude hacer mi trabajo, sinceramente me fue de gran ayuda, sería importante si subes los archivos del ejercicio para que podamos seguir paso a paso este manual.

    … eternamente agradecido, en la universidad no aprendí tanto como en tu blog.

    1. Gracias, ya he subido el archivo shp para poder practicar en base a esta entrada.

  3. Muy buen aporte compadre, lástima que yo por motivo de copyrigth trabajo con software libre, así puedo publicar el trabajo que hago.

    Saludos cordiales

  4. excelente aporte al conocimiento científico y tecnológico. ayuda mucho tu blog sobre dudas y aportes nuevos del software Arcgis 10. soy estudiante de ingeniería ambiental.

    1. Gracias a todos y todas por sus comentarios, en lo referente a mapa de isocronas en ArcGIS, aquel término me suena a astronomía, en realidad solo tengo la idea, te parece si revisas si es similar a este enlace de crear un Mapa de isolíneas, caso contrario me indicas cual sería el procedimiento que usarías con lápiz y papel para ver como podría hacerlo en ArcGIS.

  7. Muy buenas, interesantísimo tu aporte, yo recién estoy entrando con el ArcGIS, una consulta; hay alguna manera de descargar imágenes del Google Earth y llevarlos al ArcGIS, pero con la misma calidad y nitidez del G. E.(es decir q al hacer un zoom en la imagen se vea tan nitida como en el G.E.)

    1. Hasta el momento no he visto alguna forma de descargar las imágenes de Google Earth, solamente haya programas que las capturan y georreferencian, la versión Pro de GE permite guardar imágenes con buena resolución (posteriormente necesitan georreferenciación).

      1. Existe un programa que se llama ArcBruTile, el problema es que la versión mas reciente no lo despliega, pero si consigues la versión 0.2.2.0 te funciona a las mil maravillas.

  8. Compadre gracias, me uno a los comentarios de los demás compañeros. una pregunta trabajo con arcGIS 9.3, es necasario instalar la versión 10 para poderme guiar con tus tutoriales. gracias desde Popayan – COLOMBIA.

    1. Necesariamente no, inclusive casi gran parte se podría realizar en ArcView 3.x, las herramientas en ArcGIS 8.x, 9x, poco varían, solamente están en un lugar diferente.

  9. Saludos y Bendiciones desde Honduras Amigos (as), la verdad quisiera felicitar a FRANZ por su valioso desarrollo de tutoriales y sobre todo la humildad de como explicar los procesos; muy explicito.

    BENDICIONES NUEVAMENTE.

  10. Interesante y valioso apoyo. Gracias FRANZ por apoyarme a resolver las miles de dudas que existen en mi mente.

    Saludos desde Chiapas, México.

  11. Saludos Franz nuevamente gracias por los valiosos aportes, viejo sería posible que subas un vídeo ilustrativo para elaborar un modelo de inundación?
    Estuve indagando por horas y me encontré con una herramienta llamada «River bathymetry tools» y otra llamada «HEC- RAS» y «HEC- geoRAS» a decir verdad estoy perdido en el tema y no llego a comprender bien cuál de estas tres herramientas es la adecuada para realizar dicho modelo de inundación.

    1. Próximamente una entrada para elaborar un mapa de riesgo de inundaciones en ArcGIS.

  13. @Omar Burga: Sin duda el HEC-RAS es el software para el cálculo de hidráulica fluvial que necesitas, Lo he usado por más de 20 años y he elaborado diversos trabajo con él.

    Su compañero, que corre en ArcView 3.2 y ArcGis 9.3, 9.4 y 10 es Hec-GeoRas, con el cual puedes leer un MDE que debe contar con suficiente definición topográfica para obtener las secciones del cauce necesarias, armar el modelo del cauce y proporcionarlo a HEC-RAS para hacer los cálculos.

    Una vez hechos los cálculos de niveles de inundación para los diferentes gastos elegidos, HEC-RAS exporta los resultados a HEC-GeoRas donde los puedes presentar los resultados sobre el MDE (que por supuesto puedes «drapear» con imágenes de satélite o aéreas y mostrar las profundidades de inundación con colores (hipsogramas).

    Tiene la gran ventaja de que es gratuito, y la documentación se ha traducido a varios idiomas que podrás encontrar en la red. La documentación oficial solo está en inglés.
    En Monterrey, N. L., México se levantó toda la ciudad con LIDAR, con pixeles de 1.00 m, resulta muy pesado ~ 166 Gb.

    1. Gracias por tu contribución, si tienes algún manual o tutorial te quedaría eternamente agradecido.

  14. Muy interesante tu blog y foro Franz, tengo un problema con este tutorial es al comienzo cuando delimitas la cuenca de forma automática al momento en que te diriges a la barra de 3D Analyst se abre una pestaña de opciones entre ellas esta > options , TIN to features, TIN to raster, Create TIN from features. Acá viene mi problema a mí solo me aparece la alternativa Options.
    Tienes temas muy interesante me estaré paseando por los demás post. Desde Perú.

    1. Puedes arrastrar estas herramientas desde el Menú Customize > Toolbars > Customize > Commands > 3D Analyst > Editor > (buscas la que necesites y la agregas)

  15. Otra pregunta Franz, ahora mi problema es cuando lo conviertes TIFF a GRID a mi me sale por defecto el formato: file geodatabase y no lo puedo modificar. Gracias por contestarme el post anterior.

  16. Muy buen aporte, sabes me es necesario realizar un trabajo muy similar para las microcuencas ubicadas en el PUEAR, y te solicito por favor que me indique como puedo conseguir una imagen del sector y de cierto modo me ayudes con un tutorial más detallado si fuera posible.
    Mil Gracias.

    1. La información es posible que te la puedan proporcionar en el CINFA, si deseas soporte personalizado no hay problema, por medio del formulario de contacto de este blog, pero tiene costo.

  17. Hola soy Ángel, soy egresado de la facultad de recursos naturales, ingeniería de conservación de suelos y agua, te felicito por los brillantes aportes, y tengo muchas dudas sobre el ArcGis 10.
    ¿Cómo genero mi perfil longitudinal de un rio?
    ¿Cómo encuentro la pendiente media de un cauce (tramo medio, tramo alto, tramo bajo); igualmente para la pendiente media de la cuenca hidrográfica por tramos?
    ¿Cómo dibujar mapa de isoyetas, isotermas?
    ¿Cómo corrijo un DEM – SUS RIOS?
    Si logras desarrollar esas preguntas y lo cuelgas a tu blog te agradeceré mucho.

    1. Si tienes el tiempo suficiente para buscar, lograrás darte cuenta que ya esta publicado desde algún tiempo en el blog.

  18. Angelito del Perú; de todas las preguntas no entiendo a qué te refieres con: Como corrijo UN DEM-SUS RIOS?
    En lo que respecta al resto de tus preguntas, son sencillos de realizar el detalle es que por este medio es un poco engorroso que te explique, solo te digo que para todos tienes que crear DEM, con respecto a las isoyetas me imagino que quieres hacer un mapa de precipitaciones, es como realizar curvas de nivel (datos X,Y,Z) Z que serán tus alturas de precipitación. Además como dice el amigo Franz, estos temas ya los publicó de manera muy versátil.

  19. Hola amigo, soy Ángel, espero que no te hayas incomodado con mi pregustas,.
    Utilizando el ArcHydro o el Hidrology, para delimitar y calcular mi red de drenaje, me encontré con un problema sobre la red de drenaje, no coincidían con mi shape de ríos levantados por la dirección de catastro del Perú, además comparando con las imágenes spot 5 2010 a 10m , rapideye 2010, Google Earth 2006, landsat5tm 2005 y otros, y no sé qué hacer, para que mi red de drenaje del Dem se ajuste a mi shape de ríos.

    1. No van a coincidir (de forma idéntica en su forma), toma en cuenta lo siguiente:

      – Es posible que el DEM y tu shp, no hayan sido generados a partir de la misma escala y proyección.
      – El tamaño de pixel que usaste para generar su red hídrica a partir del DEM.
      – Como se generó el SHP (si fue validado con campo, tiene que ser más preciso que el DEM).

  20. Muy bueno!
    Tengo un problema no me deja hacer el primer paso, cuando voy a revisar los problemas que tiene el Ráster comienza el proceso y me sale un error, ¿sabes que puede estar pasando?

    1. Realmente desconozco que pasará, comprueba la integridad de modelo de elevación (puedes transformarlo en GRID o IMG)

        1. Errores en el modelo de elevación digital, puedes usar la herramienta Fill para hacer correcciones.

  21. Hola, soy estudiante de Ingeniería Forestal en México, gracias por tus publicaciones, en verdad está muy bueno tu blog.

  22. Agradezco tu colaboración y desearía saber si me puedes ayudar con el siguiente problema no he podido desarrollar el ejercicio de crear un TIN a partir de las curvas de nivel ya que al dirigirme a la opción de 3D Analyst en esta no consigo que me aparezcan las opciones de TIN to Features y demás opciones que aparecen en el video, agradezco la colaboración y de antemano muchas gracias señor Franz. Espero me pueda ayudar.

  23. Franz muchas gracias por el tutorial, me fue muy útil.
    Pero me sale un error en el penúltimo paso usando la herramienta de «Watershed» lo he intentado varias veces, cambiando el valor condicional de la red hídrica, y los puntos de desagüe y nada funciona.
    Agradecería cualquier ayuda o recomendación. Saludos!

    1. Asegúrate que el punto sea tipo 3D, caso contrario debes interpolarlo con el TIN o DEM.

  24. Cordial Saludo. Tengo el mismo inconveniente, agregue manualmente la elevación al punto pero no me genera el layer «Watersh_Flow» lo genera con un «0» y no con un «1» como aparece en el video.
    Utilizo otro TIN y la herramienta Interpolate shape no funciona, de que otra forma puede obtener elevación en un shp de puntos y si puedes indicarme como hacerlo en 3.0

    Muchas Gracias por tu pronta respuesta.

    1. Con la curvas de nivel crea un TIN luego lo interpolas al punto para que sea tipo 3D, revisa detenidamente, en el vídeo se explica todo.

      1. Realizo el vídeo paso a paso, pero el punto no se convierte a 3D, e identifico que la herramienta interpolate shape no funciona, la probé con otros tin y no me convierte los puntos a 3D, no se que característica debe tener el campo de atributos del punto, aplique surface spot y luego sobre ese mismo interpolete shape, me asigno la elevación sobre el registro de spot.

        1. Mira usa la herramienta Snap Pour Point, te permite convertir tú punto a ráster, y obtener la altura de las celdas del ráster generado con Flow Accumulation, también fijas el radio, ahora ya puedes usar la herramienta Watershed para delimitar tú cuenca.

  25. Hola, primero gracias por tu tutorial, es de gran utilidad!

    Estoy tratando de determinar la cuenca, pero al igual que el comentario anterior, no me funciona interpolar el punto, probé con la herramienta Snap Pour Point, pero aún así no logro determinar la cuenca, que puedo estar haciendo mal, ¿cual sería mi radio si uso un DEM con tamaño de celda de 90 metros?

    1. Snap Pour Point te pide el radio de la distancia máxima a la cual va a buscar las celdas de altitud del ráster Flow Accumulation, coloca un 50 – 100, revisa cuidadosamente todo el proceso, lo he repetido muchas veces y no se me presentan los problemas que han mencionado.

  28. Saludos:
    Tengo una duda, a partir de este procedimiento es posible realizar un balance hídrico de una zona específica.

    Si lo anterior es posible, que otro tipo de imagenes y/o datos se requieren.

    Desde ya muchas Gracias.

    1. Claro, siempre y cuando cuentes con datos de precipitación, aporte de aguas subterráneas, infiltraciones, evaporación, evapotranspiración, caudal (con derivaciones), en realidad realizar un balance hídrico es complejo, pero depende de tus objetivos y recursos.

  29. Muchas gracias , pero una pregunta viendo tu video de como crear un TIN agregue esa herramienta 3d analyst pero no me muestra si no options, los otros menús de crear TIN no, que crees tu que me falta? muchas gracias.

    1. Búscalo y elimínelo desde Agregar o quitar programas (en el panel de control de windows).

  31. Hola

    Necesito calcular la pendiente de un río, con la opción Field Calculator; ya tengo X,Y,Z y la longitud en un shape de puntos 3D. Alguien podría ayudarme con la fórmula por favor.
    Gracias

  32. Hola:

    Muy interesante el tutorial. Sobre todo muy bien explicado.

    Estoy usando la versión 9.3 y tengo un problema cuando del ráster creado quiero exportar la data a grid. Mi software se queda en 79% de procedimiento y no avanza mas (no se cuelga ni nada, solo muestra el 79%)

    Alguna posible solución?

    Muchas gracias. Saludos

    1. Lo más probable pocos recursos de tu ordenador, realiza el procedimiento en un ordenador más potente.

  33. Eres un maestro, tu blog está bacán, espero sigas subiendo mas herramientas, algo que tenga que ver con aplicaciones y ejercicios con el módulo hydrology. Flujos de dirección. Flujos de acumulación. Correcciones del modelo digital del terreno. Generación de cuencas hidrográficas. Generación de drenajes. Generación de microcuencas. Vectorización (ArcScan).

  35. Estimado Franz

    Veo que conoces del tema de Gis por favor si me alcanzaras direcciones donde pueda encontrar información sobre hydro tools

  36. Estimado Franz.
    Primero felicitarte por el blog y el gran aporte que haces a los SIG.
    Segundo para preguntarte sobre un problema en la creación de la red hídrica. Quiero ir a un nivel muy pequeño de una micro micro cuenca y cuando utilizo la calculadora raster en la acumulación de flujo con valores de 10, 20, 50; posteriormente realizada la conversión a polilíneas; el resultado es una red con pequeños cuadrados paralelos o adjuntos a la misma, o con islas en las intersecciones. Hay alguna forma de evitar este problema y que la línea de la red hídrica sea fluida?. Muchas gracias por tu ayuda.

    1. ¿Un cuadro de diálogo? o el resultado de la operación muestra un ráster de un solo color, si es así puede ser problemas en la integridad del DEM.

  38. Hola.
    Tenia instalada la herramienta Hec-Georas trate de desinstalar porque dejo de funcionar, al instalarla nuevamente me dice que debo desinstalar la versión anterior, pero no sé como hacerlo, me puedes ayudar por favor?
    Gracias

    1. Dirígete al panel del control de windows y desde agregar o eliminar programas la buscas y eliminas, luego instalas la versión más reciente, opcionalmente puedes instalar CCleaner para dar limpiar registros de tu ordenador.

  39. Me parece muy interesante las herramientas que provee este programa.
    Al realizar los pasos indicados para delimitar una cuenca hidrográfica la herramienta fill no funciona y me da una notificación de error que puedo hacer para solucionar este problema?

    1. ¿Qué error? asegúrate que tu DEM cuente con su respectiva proyección.

  40. Hola Franz, Gracias por compartir información de gran utilidad. Quiero consultarte como se puede cambiar la información de un carta temática que se guardo en PDF, guardarla en TIFF, JPG y /o en algún formato para poderlo manejar con SIG.

    1. Justo en tal caso si la tienes como imagen tendrías que georreferenciarla, para digitalizar la información de tu interés, no conozco algún método más eficaz.

  41. Hola, Felicitaciones. Aprendí como delimitar la cuenca, estimar el área, la elevación máxima, mínima y media. ¿Como puedo determinar la longitud máxima de río?.

    1. Si ya tienes la capa del río, abres la tabla de atributos creas un campo para longitud, con clic derecho sobre el vas en Calculate Geometry, también puedes revisar en el blog la entrada sobre como calcular automáticamente los parámetros morfométricos de una cuenca.

  42. Cuando trabajamos con cartas nacionales y ya tenemos tanto las curvas como la red de ríos, y queremos la cuenca a partir de un punto de interés, seguí todos lo pasos cree el puntos con sus coordenadas, lo interpole, cuando delimito la cuenca con watershed no me sale nada.

    1. Me ha pasado aquello en tal caso no uses Interpolate Shape, sino Snap Pour Point (Hydrology) y luego sigues el resto del procedimiento.

  43. Franz, gracias por todos los titulares y consejo. Quiero poder ver mi cuenca delimitada en 3D. He usado el ArcScene pero tengo problemas con los polígonos, no los muestra tal como en arcmap, sino que los dibuja como una capa tri de topografía, solo logro poner el polígono como relleno, pero no el puro borde para delimitar.

    1. En la propiedades de la capa vas a la pestaña Base Heights coloca No elevation values from a surface.

  44. Hola,
    Mi problema surge al interpolar el punto de desagüe. He creado una nueva capa con el punto, pero al interpolar con el MDT que he usado desde el inicio, me sale error en la interpolación.
    Desconozco cuál puede ser el fallo,
    agradecería su ayuda.
    Saludos.

    1. Comprueba el sistema de referencia del punto.

  45. Estimado, tendrás alguna manera de definir lineas de quiebre en arcgis? Siempre que genero curvas de nivel tengo problemas con zonas de borde cuerpos de agua.
    Saludos

  46. Buenos días Franz, tengo una duda, se puede marcar varios puntos de desfogue y generar varias cuencas al tiempo, o decirle al hydrology que me genere varias cuencas a partir de un punto de desfogue pero con una determinada longitud o área muchas gracias.

  47. Hola, tengo una pregunta cuando le hago clic a 3D Analyst, no me sale la opción de crear TIN solamente me sale Options,, es algún defecto del sig o algo hice mal.

  50. Buenos días Franz, primero te felicito por compartir tus aportes gracias de antemano. Mi consulta es que estoy bajando los DEM de la pagina ASTER GDEM pero no permite realizar el fill.

  51. Hola Franz
    tengo un problema, estoy usando el arcgis 10.1, y practicando la delimitación de una cuenca, he realizado lo siguiente:
    – conecto el folder donde esta el archivo shape
    – creo la superficie
    – creo el TIN
    – creo el ráster
    – cuando voy a crear el Fill, me sale un mensaje de erro y no se crea el rasterfill
    que debo hacer

  52. nelson35ula – Estudiante de Ingeniería Forestal ULA-Mérida Venezuela defensor del Medio Ambiente y Los Recursos Naturales, Ordenación y Manejo de Cencas Hidrográficas. y SiG
    Nelson Salas dice:

    Buena información

  53. Muy bueno, muchas gracias por la ayuda.

    Ahora, tengo un problema. Estoy tratando de usar el procedimiento para calcular la cuenca de drenaje de una laguna y ‘como no tiene punto de desfogue’ no sé como continuar. He realizado la cuenca con más o menos éxitos en dos lagunas que tienen una zona más baja y al situar ese punto, la cuenca se establece más o menos bien, pero cuando trato de intentar lo mismo en otras que son muy muy planas veo imposible hacerlo bien.

    Muchas gracias de antemano, un saludo!

    1. Probablemente necesitas un DEM de mayor resolución.

  54. Cómo puedo crear un perfil geológico definiendo sus potencias (capas) en arcgis 9.3 ademas dando las características necesarias y definidas dependiendo del tipo de material

  55. buenos días, me dejaron un trabajo para delimitar una cuenca, tengo todo el plano completo con ríos y lagunas, pero solo seleccionaron una parte de la cuenca y el ing selecciono con plumón algunas de las líneas del rio, como puedo delimitar solo algunas de ellas?

  57. hola muy interesante tu video pero tengo un problema cuando quiero sacar el shp de la cuenca y meterlo a una carpeta que quiero no me aparece el area, pero cuando cuando dejo el archivo en la gdb por defecto del programa si me sale la cuenca que puedo tener mal ?

    1. Al grabar mira el tipo (Save as type: File and Personal Geodatabase Feature Class, Shapefile, Database feature class)

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