Dirección del drenaje en QGIS 3

Como hemos visto en anteriores artículos los modelos digitales de terreno son un insumo para múltiples aplicaciones, estudios ambientales, exploración y visualización, análisis de visibilidad, correlacionar con variables climáticas, estudios hidrológicos, entre otros.

Generalmente estos estudios se desarrollan a escalas regionales y locales.

Sin embargo, el uso generalizado de drones brinda imágenes y modelos digitales de terreno de altísima resolución, permitiendo estudios a escalas detalladas.

¿Pueden las herramientas SIG ayudarnos a extraer información útil de datos de alta resolución?

Casos de estudio

En esta ocasión representaremos las líneas de dirección de flujo sobre dos casos de estudio:

  1. Un modelo digital de elevación de un área de relieve escarpado
  2. Modelo digital de superficie generado por un drone de un área de cultivo

Una descripción detallada de los fundamentos en el articulo Flow Direction calcula la dirección del agua usando la pendiente.

1.- Líneas de flujo de una zona escarpada

Se determinaran las direcciones de flujo del modelo digital de elevación donde ubicamos un dique, estimamos su espejo de agua y volumen.

En zonas escarpadas las líneas de flujo pueden ser evidentes, más aún si vemos el relieve en una representación 2,5D o 3D.

Procedimiento

Despliegue el modelo digital utilizado para calcular el espejo de agua de resolución de 10 metros en QGIS3 (MDE_10).

Luego, menú Procesos > Caja de Herramientas de Procesos, en la pestaña SAGA*

Seleccione la opción Fill sinks (Wang & Liu), en la caja de dialogo en la pestaña DEM > MDE_10. La opción Minimun Slope (Degree) la dejamos por defecto

Luego, tenemos la opción de generar tres productos:

  • Filled DEM, un modelo digital de terreno corregido
  • Flow Direction un modelo de dirección de flujo
  • Watershed Basins las cuencas hidrográficas

Para este ejercicio solo es de interés la opción Flow Direction

De clic en Run, el raster generado se cargara en el panel de capas

Utilizando el Panel de Estilos asigne un estilo Unique Values, se mostrara una paleta de colores con ocho categorías, desde -1, 0 hasta 7.

Seguidamente, elimine la categoría -1, que corresponde a zonas donde no hay flujo, seleccione la categoría y haga clic en el botón con signo menos en la parte inferior del panel.

Queda un raster con 8 categorías, de la 0 a la 7 que corresponden con las direcciones:

Una representación más intuitiva es mediante flechas que indiquen el flujo, para ello creamos un shapefile de puntos distribuidos sobre el raster, la densidad de puntos.

Creando flechas que representen la dirección de flujo

En menú Vectorial > Herramientas de investigación > Puntos regulares

Posteriormente, en la caja de dialogo, en Extensión de entrada seleccione el raster Flow Direction. En Espaciado introduzca 300.

En Desplazamiento desde esquina superior introduzca 100.

Finalmente, la capa de puntos se carga en pantalla, puede repetir el proceso con menor espaciado para una mayor densidad de puntos, también puede editar y colocarlos manualmente.

Ahora, asigne a cada punto el código que corresponde con la dirección de flujo, para ello utilizaremos el PlugIn Point Sampling Tool.

En menú Complementos > Analyses > Point Sampling Tools

Seguidamente, en Layer Contains Sampling Points > Puntos regulares
En layers With Fields/Bands to get Values > Flow direction

Finalmente, de un nombre y ubicación al archivo de puntos de salida, en este caso se nombro “Direccion_flujo.shp”, clic en Ok.

Se genera una capa de puntos, abra la tabla de atributos, note que tiene un campo con el nombre Flow_Direc.

Rotación de la flecha

Abra la calculadora de campo, seleccione la opción Crear un nuevo campo

En Nombre de Campo de salida > Angulo, en Tipo de campo de salida > Entero

Ahora, asigne un angulo de rotación a la flecha mediante una condicional, Copie y pegue el siguiente texto:
CASE
WHEN "Flow Direc" = 0 THEN 0
WHEN "Flow Direc" = 1 THEN 45
WHEN "Flow Direc" = 2 THEN 90
WHEN "Flow Direc" = 3 THEN 149
WHEN "Flow Direc" = 4 THEN 180
WHEN "Flow Direc" = 5 THEN 222
WHEN "Flow Direc" = 7 THEN 323
WHEN "Flow Direc" = 6 THEN 270
END

Note que va rotando en sentido de las agujas del reloj, clic en Ok, cierre la edición guardando los cambios

A continuación, seleccione la capa Dirección_flujo.shp, en el Panel de Estilos > Simbología seleccione la flecha (símbolo Arrow) que ve en la imagen, asigne un color que resalte.

Por otro lado, También puede seleccionar el avión o los triángulos siempre y cuando estén orientados al norte.

Seguidamente, en  Panel de estilos, en Rotación damos clic al botón en el extremo izquierdo, luego en edit

En la caja de dialogo de expresiones, seleccionamos en Campos y Valores > Angulo, esto hará que la rotación de cada punto sea acorde al atributo almacenado en el campo Angulo.

Con una simbología utilizando un sombreado o en una vista 3D puede verificar el resultado

2.- Área de cultivo MDS de alta resolución

Podemos realizar el mismo procedimiento para modelos digitales generados con Drones, en la imagen el resultado sobre un área de cultivo que estaremos analizando con detalle en posteriores artículos

*También podemos utilizar la opción de Grass GIS  r.watersheds, pero la codificación de la dirección de flujo cambia a:

Fuente: https://grass.osgeo.org/grass72/manuals/r.terraflow.html

 

 

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