Este artículo forma parte de nuestra serie sobre delimitación de subcuencas con QGIS a partir de un MDE:
- Delimitación de subcuencas hidrográficas con QGIS y MDE
- Modelos digitales de elevaciones para estudios hidrológicos (este artículo)
- Criterios técnicos para la delimitación de subcuencas
- Proceso de delimitación de subcuencas con QGIS
Un modelo digital de elevación (MDE o DEM) es una representación visual y matemática que describe la altimetría de una zona mediante un conjunto de cotas del terreno. La vegetación e infraestructuras creadas por el hombre (edificios, puentes, líneas eléctricas, etc.) no están incluidas, solamente representa el relieve del suelo.
Los MDE son particularmente útiles en modelización hidrológica (delimitación de cuencas, cálculos de acumulaciones de flujo, direcciones de flujo), mapeo de suelos y planificación territorial.
En la actualidad existen bastantes fuentes que permiten descargar MDE con cobertura mundial para zonas concretas de forma gratuita y sin restricciones de uso. La disponibilidad, actualización y mejora de calidad y precisión de los MDE suponen un gran aporte a los estudios.
No analizamos en este artículo otras opciones sujetas al pago de una licencia por su descarga y/o uso.
MDE globales
Algunos de los MDE globales más utilizados para análisis hidrológico a nivel mundial y disponibles gratuitamente son los siguientes:
- SRTMGL1 v003 (1 arco-seg, 30 metros) y SRTMGL3 v003 (3 arco-seg, 90 metros): Los conjuntos de datos de la Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) son el resultado de la colaboración de la NASA y la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial (NGA), con la participación de las agencias espaciales alemana e italiana. El propósito de SRTM era generar un modelo de elevación digital. Estos MDE son los más conocidos y empleados a nivel global. La Versión 3 proviene de los datos del SRTM v2, pero elimina los vacíos que estaban presentes en las versiones anteriores de los datos de SRTM. Los vacíos se llenan con ASTER Global Digital Elevation Model (GDEM) Versión 2.0, Global Multi-solution Terrain Elevation Data 2010 (GMTED2010) y National Elevation Dataset (NED). Ofrece resoluciones de 1 y 3 segundos de arco, o lo que es lo mismo resoluciones comprendidas entre los 30 y 90 metros.
- NASADEM HGT v001: (1 arco-seg, 30 metros): La resolución del NASADEM se encuentra en 1 grado de arco (algo más de 110 kilómetros de píxel) a lo largo de la superficie terrestre entre los 60º Norte y 56º Sur de latitud o lo que es lo mismo 30 metros de resolución espacial. Este DEM proviene de datos del SRTM, afinando con los datos del ASTER GDEM v2, incorporando puntos de control terrestre GLAS y desarrollando capas adicionales de retrodispersión y corrección radiométrica. Otras mejoras incluyen el uso de GDEM y PRISM AW3D30 DEM, e interpolación para relleno de vacíos.
- ASTER GDEM V3: Los productos de datos ASTER GDEM Versión 3 (1 arco-seg, 30 metros) ofrecen mejoras sustanciales en la cobertura y la reducción de la aparición de artefactos. También proporciona una resolución espacial mejorada y una mayor precisión horizontal y vertical. La versión 3 muestra mejoras significativas con respecto a la versión anterior. Sin embargo, se advierte que los datos aun contienen anomalías y artefactos que reducirán la efectividad para su uso en ciertas aplicaciones.
- ALOS PALSAR: Este DEM es uno de los recursos disponibles dentro de los productos del satélite ALOS de Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA). ALOS (Advanced Land Observation Satellite) también conocido como DAICHI, lleva a bordo tres sensores: el PRISM para imágenes pancromáticas, el radar de apertura sintética PALSAR y el radiómetro AVNIR. Tiene mayor resolución espacial que los modelos SRTM y ASTER, resolución nativa de 30 y 12,5 metros remuestreados.
Criterios de selección
No existe un modelo perfecto para la delimitación de todo tipo de cuencas, sino que debemos seleccionar el que mejor se adapte a nuestro caso de uso.
Para realizar la delimitación de las subcuencas de Mozambique, el equipo de iCarto decidió usar NASADEM. La decisión de seleccionar este modelo frente a otros se basó en varios criterios:
- La capa de cuencas de la que se partía se realizó en su momento a partir de datos del STRM. La capa de subcuencas se debía ajustar a dicha capa, por lo que era más adecuado usar un MDE obtenido también a partir de los datos de la Misión Topográfica Shuttle Radar.
- NASADEM es el MDE más actualizado y corregido de los modelos que provienen de datos del STRM.
- Tras revisar diferentes estudios se concluyó que para la delimitación de estas subcuencas no habría diferencias significativas en los resultados obtenidos con cualquiera de los productos con resolución de 30 metros. Se han publicado varios estudios que evalúan la precisión vertical de estos productos. Uno de ellos es el de González-Morada y Viveen, que compararon los DEM ASTER GDEM, SRTM, AW3D30 y TanDEM-X con un conjunto de 139 mediciones recopiladas por un receptor Trimble 5800 GNSS de doble frecuencia. El error cuadrático medio (RMSE) estuvo por debajo de 7 m para todos los modelos.
- Se llevaron a cabo algunas pruebas utilizando varios modelos y se concluye que una resolución de 30 m era suficiente para este estudio. Una mayor resolución implicaría tiempos de procesado demasiado altos a cambio de un aumento de precisión insignificante para este análisis.
Dónde descargar productos NASADEM
Los productos NASADEM se pueden descargar desde diferentes plataformas, dos de las más conocidas son:
- EARTHDATASEARCH (buscador de la NASA)
- EARTHEXPLORER (buscador de la USGS)
En ambos casos la descarga es de manera gratuita, solamente es necesario un registro previo.
Para descargar los NASADEM por ejemplo del buscador EarthExplorer solamente es necesario indicar el área de estudio en la pestaña “Search Criteria”, buscar y seleccionar “NASADEM_HGT” en la pestaña “Data Sets”, ir a resultados y descargar todos los archivos.
En los siguientes artículos de esta serie trabajaremos sobre el MDE con QGIS y definiremos los criterios para la delimitación de las subcuencas.